--------------------------------③ 式中:Ri为碟形封头的球面部分的内半径; , r为碟形封头过渡段转角内半径。 M值与Ri/r的关系见下表: Ri/r 1.0 1.25 1.50 1.75 M 1.00 1.03 1.06 1.08 Ri/r 3.0 3.25 3.50 4.0 M 1.18 1.20 1.22 1.25 Ri/r 6.5 7.0 7.5 8.0 M 1.39 1.41 1.44 1.46 如令 则 2.0 1.10 4.5 1.28 8.5 1.48 2.25 1.13 5.0 1.31 9.0 1.50 2.50 1.15 5.5 1.34 9.5 1.52 2.75 1.17 6.0 1.36 10.0 1.54 因为 故 在封头标准JB/T4746中,M=KC DHA型 Ri=1.0Di r=0.15Di Kc=1.395 DHB型 Ri=1.0Di r=0.1Di Kc=1.54 可见碟形封头的计算厚度为标准椭圆形封头计算厚度的1.395~1.54倍。 7.3.2 受外压碟形封头的计算 令Ro为碟形封头的球面部分的外半径,Ro=Ri+δn,并按第6章外压球体进行计算。 7.4 球冠形封头 要求与球冠形封头连接的圆筒厚度不得小于封头的厚度δ;连接处两侧加强的最短长度L应为 ,封头和筒体连接的焊缝应为T形全焊透的结构的焊缝。加固是为避免应力集中破坏。 7.4.1 受內压(凹面受压) Q—系数, Q-是封头厚度相对于筒体厚度的倍数。Q的大小与Ri/Di及Pc/,Ri为球冠形封头球面部分内半径,Q值可查GB150的图7-5 7.4.2受外压(凸面受压) 按球冠受内压公式和第6章外压计算方法进行计算后取大者。 7.4.3 两侧受压 1)如不能保证两侧同时作用,则按分别按下列两种情况计算后取大者。
a) 只考虑封头凹面侧受压时,封头计算厚度按7.4.1公式计算,Q查GB150图7-6。
b) 只考虑封头凸面侧受压时,封头计算厚度按7.4.1公式计算,Q查GB150图7-7。 但同时应能满足受外压的厚度要求。。
2)如能保证两侧压力同时作用,则可取两侧的压力差值进形计算,然后取大者。
a) 当压力差作用使封头凹面侧受压时,封头计算厚度按7.4.1公式计算,Q查GB150图7-6。
b) 当压力差作用使封头凸面侧受压时,封头计算厚度按7.4.1公式计算,Q查GB150图7-7,同时应能满足受外压的厚度要求。 7.5 锥壳
压力容器中的锥壳,是正截锥的壳体,分无折边的锥壳和有折边的锥壳,GB150中的锥壳限制半锥角α≤600,轴对称型;折边(α>300 )或无折边(α≤300 ),当α>600 时,应按平盖计算。 7.5.1 锥壳厚度
不分段计算的锥壳的计算厚度为:
------------- (7-7)
通常取Dc=Di(取锥体大端内直径)
对于大型锥壳,可以采用分段计算。并由几段组成单一的锥体,则Dc分别为各锥壳段的大端内直径。 7.5.2 受内压无折边的锥体
1)受内压无折边的锥体大端与圆筒连接时,首先根据Pc/[σ]tφ和α角查GB150的图7-11 确定是否需要在连接处进行加强,
A)需要加强时,则应在锥壳与圆筒之间设置加强段。锥壳加强段与圆筒加强段应有相同的计算厚度δr,δr按下式计算:
----------------- (7-8)
Q为应力增值系数,查GB150图7-12,当α= 30o时,Q=1.15 - 1.195 并且,δr≥δC 即锥壳加强段厚度不得小于相连接的锥壳厚度。 加强段的长度:锥壳处为
;圆筒加强长度
b)无需加强时,锥体大端厚度,按 计算。
2)受内压无折边的小端与圆筒连接时,应查图7-13考虑是否要加强,实际上α在6o以上,都要求加强。 无需加强时,按
计算
需加强时(含带折边的小端的过度段),按
------------- (7-9)
Dis 是小端直径mm;Q应力增值系数,查图7-14 加强段的长度:锥壳处为
圆筒加强长度
7.5.3 受内压的折边锥壳
折边锥壳的过渡段转角半径,在大端r≥0.1Di,且r≥3δ;在小端rs≥0.05Di,
且rs≥3δs。
a)大端过渡段的厚度:
----------- (7-10)
K -- 系数,查表7-4 b)与过渡段相接的锥壳厚度:
------------ (7-11)
f—系数,按下式计算,其值列于GB150的表7-5
取上面两式计算结果的大值。
C)锥壳小端(α≤45o)无折边和有折边,均按上述考虑,有折边过度段可按式7-9计算,式中的Q值按图7-14查取。当α>45o时,Q值按图7-15)查取。 7.5.4 受外压锥壳(GB150第7.2.5节)
受外压锥壳采用当量长度Le作为计算长度(见GB150图7-16), a)无折边的锥壳的Le为:
b)大端折边锥壳的Le为:
c)小端折边锥壳的Le为:
c) 两端折边的锥壳的Le为:
式中:Lx是锥壳段轴向长度mm;
Ds是所考虑的锥壳段的小端外直径mm; DL是所考虑的锥壳段的大端外直径mm。
r和rs分别为大端和小端的过渡段转角半径。
承受外压锥壳(图7-16)所需的有效厚度计算步骤是:
①假设锥壳的名义厚度δnc;
②计算锥壳的有效厚度
③按第6章定,并以 Le/DL 代替L/Do;以 DL/δec代替Do/δe . 查图进行校核计算。
7.5.5 锥壳与圆筒连接处的外压加强设计
锥壳与圆筒连接处的外压是否需要加强,如何加强,按GB150第7.2.5.2节进行计算。 7.5.6 平盖
平盖的几何形状有:圆形、椭圆形、长圆形、矩形及正方形等。 1) 圆形平盖厚度δp 按下式计算:
mm
式中:DC – 平盖计算直径,与盖的连接结构有关,见GB150表7-7; K – 结构特性系数,查表7-7; 2) 非圆平盖厚度δp 按下式计算:
mm
a--非圆平盖的短轴长度,mm;
Z--非圆平盖的形状系数;Z=3.4-2.4a/b,且Z≤2.5; B - 非圆平盖的长轴长度,mm。 7.5.6 若干说明
1)受内压作用锥壳与圆筒的薄膜应力的异同
两者的相同处都是它们的环向应力等于经向(轴向)应力的两倍,且沿壁厚均布。不同点是圆筒各横截面的经向应力都是相同的,而锥壳的环向应力和经向应力则随横截面直径的大小成线性关系,大端最大,小端最小,与相同直径的圆筒比较,锥壳的应力为圆筒的1/cosα倍,其中α为半顶角,应小于60o
当α≥60o时,壳中的应力变为以弯曲应力为主的状态,薄膜理论不适用,应按圆平盖计算。
2)圆筒和锥盖连接处应力分布情况复杂,其一是两元件的经向应力方向不一致,使连接处产生横向剪力,随之对锥壳母线起弯曲作用,使锥壳大端的径向产生收缩,虽可缓和大端的环向应力,但大端的经向应力和弯曲产生的应力叠加,并且