Нормы расчета на прочность стационарных котлов и трубопроводов пара и горячей воды (стр. 34 )

#G0Тип соединения	Вид нагрузки	Схема нагрузки	Метод контроля	Объем контроля
1	2	3	4	5	6
Стыковое	Растяжение, изгиб		Визуальный	100% 10% <10%	1,0 0,8 0,7
	Срез		осмотр, УЗД	100% 10% <10%	1,0 0,9 0,8
Угловое и тавровое (с полным проваром)	Растяжение, изгиб, срез		Визуальный осмотр, УЗД	100% 10% 10%	0,9 0,8 0,7
Угловое и тавровое (без полного провара)	Растяжение, изгиб, срез		Визуальный осмотр	100% 10% <10%	0,8 0,7 0,6
Нахлесточное	Растяжение, изгиб, срез			100% 10% <10%	0,8 0,7 0,6

10.4.3. Допускаемое напряжение сварного соединения следует принимать по металлу свариваемых деталей. Если деталь изготовляется из разных марок сталей, то расчет должен производиться по детали с наименьшей расчетной характеристикой прочности.

10.4.4. Для деталей из углеродистой, марганцевой (кремнемарганцевой) и хромомолибденовой стали значения коэффициента прочности, приведенные в табл. 10.4, применимы для всего диапазона расчетных температур стенки и для всех допустимых способов сварки.

10.4.5. Для деталей из хромомолибденовой и высокохромистой стали значения коэффициента прочности, приведенные в табл. 10.4, применимы до температур 510С. При расчетной температуре выше 510С коэффициент прочности определяется как произведение коэффициентов прочности согласно п. 10.4 и разделу 4 Норм.

Рис. 10.2. Варианты сварных соединений: а, б — стыковые; в, г — угловые

10.5. Выбор основных размеров элементов и рекомендации по проектированию подвесок

10.5.1. Для каждой группы подвесок по величине средней расчетной эксплуатационной нагрузки Q по рис. 10.3 в зависимости от величины Q /10[]) и максимального относительного смещения тяги подвески /l определяется наружный диаметр тяги. Расчетная длина тяги 2l включает также длину изгибаемой части пластины соединения подвески с экраном.

Рис. 10.3. Номограмма для определения наружного диаметра тяги: а - тяги малого диаметра; б - тяги большого диаметра

По наружному диаметру тяги принимается диаметр резьбы. В целях уменьшения изгибающего момента в резьбе при проектировании пружинного блока следует стремиться к тому, чтобы разница между внутренним диаметром втулки и диаметром тяги не превышала 5% диаметра тяги.

Если подвески в группе имеют разную длину, выбор диаметров тяги для таких подвесок производится с учетом их длин и реальных нагрузок, воспринимаемых этими подвесками.

10.5.2. Размеры элементов шарнирного соединения принимаются по номограмме (рис. 10.4). В зависимости от величины Q /(10[]) определяются: диаметр D - из условия прочности на срез; толщина средней пластины s - из условия прочности на разрыв и смятие; размеры т и т - из условия прочности на разрыв и срез.

В целях унификации размеров пластин, входящих в шарнирные соединения разных групп подвесок, допускается увеличение или уменьшение размеров т и т по сравнению с определенными по номограмме (см. рис. 10.4) с последующей проверкой расчетом.

Рис. 10.4. Номограмма для определения размеров элементов шарнирного соединения

10.5.3. Размеры пластин в узле соединения подвески с экраном принимаются в зависимости от конструктивного исполнения (рис. 10.5, а, б) по величине Q /(10n []). Максимальное количество пластин не должно превышать n = 6, а толщина пластины не должна превышать 6-8 мм.

Рис. 10.5. Номограмма для определения размеров пластин:

а — односторонняя приварка; б — двухсторонняя приварка;

——— — s = 6 мм; — s = 8 мм

Увеличение длины изгибаемой части пластины l (см. рис. 10.5) способствует уменьшению напряжений в экранах при температурных расширениях. Длина сварного шва должна находиться в пределах 250-300 мм.

10.5.4. По ГОСТ 3057 при деформации 0,8 в зависимости от максимальной эксплуатационной нагрузки Р, умноженной на коэффициент перегрузки 1,2 (при нормальных условиях эксплуатации), выбирается тарельчатая пружина II класса, типа 2-й и 3-й группы (II-2-3).

Если в i-й группе расчетные нагрузки на отдельные подвески различны (за счет крепления к ним элементов котла на разных высотных отметках), пружины для этой группы выбираются по средней расчетной эксплуатационной нагрузке; при этом разность между максимальной и минимальной нагрузками не должна превышать 20% средней.

10.5.5. Количество тарельчатых пружин в комплекте определяется исходя из относительного прогиба балок потолочного перекрытия, равного 1/500, и допускаемой перегрузки подвески на 20% по сравнению со средней расчетной по формуле n = 4/, где - максимальная разность просадок пружин для групп подвесок, определяемая по рис. 10.6:

Рис. 10.6. Номограмма для определения максимальной разности просадок пружин:

——— — при нормальных условиях эксплуатации (1/500); — при сейсмическом воздействии (1/400)

для газомазутных котлов (монтажные прогибы) = ;

для пылеугольных котлов (эксплуатационные прогибы) = ;

для пылеугольных котлов в случае выравнивания весовых нагрузок после монтажа = max( ; - ).

На рис. 10.6 размер А - ширина цельносварного блока при монтаже (при определении ) или ширина экрана (при определении ). Если L > А (L - расстояние между опорами балки потолочного перекрытия), то при расчете следует принимать L = А).

Минимально необходимое количество пружин уточняется на основании фактических прогибов балок потолочного перекрытия при проведении поверочного расчета.

10.5.6. Выбор витых пружин производится по ГОСТ 13769 и ГОСТ 13773, расчет затяжки - по НТД.

10.6. Расчет на статическую прочность

10.6.1. Общие положения

10.6.1.1. При расчете на статическую прочность определяются напряжения от всех нагрузок, действующих на подвеску, с учетом коэффициентов прочности сварных соединений. Проверка условий прочности производится последовательно в зависимости от нагружающих факторов в соответствии с п. 10.3.1.

10.6.2. Определение нагрузок на подвески

10.6.2.1. С учетом выбранных размеров балок потолочного перекрытия определяются их прогибы от монтажной, эксплуатационной и сейсмической нагрузки. Определение прогибов балок потолочного перекрытия необходимо для установления величины перераспределения нагрузок между подвесками котла.

10.6.2.2. По действительному прогибу хребтовой или межхребтовой балки при расчетной нагрузке (монтажной, эксплуатационной и сейсмической) определяется разность просадок пружин крайних и средних подвесок , при этом коэффициент неравномерности (перегрузки) K вычисляется по формуле

где принимается согласно п.10.5.5. При нормальных условиях эксплуатации = , при сейсмическом воздействии = .

Если при монтаже проводится выравнивание нагрузок на подвески с помощью гидродомкрата, то определяется по прогибу балки от разности P - P.

При сейсмическом воздействии расчет производится для P = P + P или в случае выравнивания нагрузок для P - P. Коэффициент неравномерности не должен превышать 1,4.

10.6.2.3. Для наиболее нагруженных подвесок производится проверка прочности с учетом найденного коэффициента неравномерности К.

10.6.3.Расчет на прочность тяг подвесок

10.6.3.1. Общие мембранные напряжения от растяжения силой Q определяются по формуле

где - для сплошного круглого сечения;

- для полого круглого сечения (d = d (d ));

- принимается согласно п. 10.4.1 при наличии стыкового шва.

10.6.3.2. Средние напряжения от внутреннего давления в полом круглом сечении (в подвесной трубе) тяги определяются согласно разделу 3 Норм.

10.6.3.3. Максимальный изгибающий момент, действующий на тягу, определяется по формуле

где - параметр;

- для сплошного круглого сечения;

- для полого круглого сечения тяги.

Если kl > 3, то

10.6.3.4. Общие изгибные напряжения, возникающие от момента М , определяются по формуле

где - для сплошного круглого сечения;

- для полого круглого сечения.

10.6.3.5. Изгибающий момент M , воспринимаемый резьбой, зависит от длины втулки l и разницы между внутренним диаметром втулки и диаметром тяги 2 = Dвт - d :

где

- для сплошного круглого сечения;

- для полого круглого сечения тяги.

Если полученное значение M превосходит значение M , следует принимать M = M.

10.6.3.6. Изгибные напряжения, возникающие в резьбе от момента M , определяются по формуле

где - для сплошного круглого сечения;

- для полого круглого сечения.

10.6.3.7. Напряжение кручения в резьбе при затяге гайки определяется по формуле

где - для сплошного круглого сечения;

- для полого круглого сечения;

- крутящий момент, действующий на подвеску;

Q - усилие при затяге гайки;

- коэффициент, зависящий от трения в резьбе; определяется по табл. 10.5.

Таблица 10.5

#G0Коэффициент	Качество поверхности
0,10	Чисто обработанные поверхности при наличии смазки
0,13	Чисто обработанные поверхности без смазки и грубо обработанные поверхности при наличии смазки
0,18	Грубо обработанные поверхности без смазки

При использовании гидродомкрата в целях выравнивания нагрузок на подвески M = 0. Не допускается затяг гаек тарельчатых пружин под нагрузкой.

10.6.3.8. В соответствии с разделом 5 Норм для расчетных сечений вычисляются три главных нормальных напряжения , , , которые представляют собой алгебраическую сумму действующих в одном направлении напряжений от приложенных к расчетному сечению нагрузок.

10.6.3.9. Проверка условий прочности производится последовательно в соответствии с табл. 10.2 в зависимости от нагружающих факторов и приложенных усилий.

10.6.3.10. Напряжение среза в резьбе определяется по формуле

где h - высота рабочей части резьбы, мм.

Проверка условия прочности производится согласно п. 10.3.1.

10.6.4.1. Напряжение смятия в шарнирах определяется по формуле

Формула справедлива при условии 1,0 D / D 1,1.

10.6.4.2. Средние касательные напряжения, вызванные действием срезывающих усилий в валике, определяются по формуле

10.6.4.3. Напряжение смятия в шарнирах с овальным отверстием (см. рис. 10.1) определяется по формуле

10.6.4.4. Общие мембранные напряжения в проушине с круглым отверстием от растягивающего усилия определяются по формуле

10.6.4.5. Общие мембранные напряжения в проушине с овальным отверстием от растягивающего усилия определяются по формуле

где E - длина отверстия, мм.

10.6.4.6. Общие мембранные напряжения в проушине с овальным отверстием от растягивающего усилия определяются по формуле

где E - длина отверстия, мм.

10.6.4.7. Проверка условия прочности производится согласно п. 10.3.

10.6.5. Расчет на прочность пластин

10.6.5.1. Максимальная локальная нагрузка в пластине (см. рис. 10.1) узла соединения подвески с экраном определяется по формуле

где n - число пластин, шт.;

К - коэффициент неравномерности; определяется по табл. 10.6.

Таблица 10.6

#G0Число пластин п	Коэффициент неравномерности К
1	1,0
2	1,2
4	1,3
6	1,4

10.6.5.2.Общие мембранные напряжения в пластине от усилия Q определяются по формуле