卧式油罐半挂车++

题 目

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目 录

1 设计总说明 ..................................................................................... 错误！未定义书签。

1.1 ................................................................................................. 错误！未定义书签。 1.2 ………………………………………………………………………………………………………... 2 计算说明书 . .......................................................................................................... 错误！未定义书签。

2.1 设计原始数据 ......................................................................... 错误！未定义书签。

2.2 油罐尺寸确定 . ........................................................................ 错误！未定义书签。

2.3 油罐罐壁的设计计算 ............................................................. 错误！未定义书签。

2.3.1 油罐罐壁钢板的尺寸和排板确定 . ..................................... 错误！未定义书签。

2.3.2 罐壁各层钢板厚度的计算 . ................................................. 错误！未定义书签。

2.4 油罐罐底的设计计算 . .......................................................... 错误！未定义书签。

2.5 罐顶的设计计算 . .................................................................. 错误！未定义书签。

2.5.1 计算载荷（设计压力）的确定 . ......................................... 错误！未定义书签。

2.5.2 油罐罐顶的校核…………………………………………………………………. 参考文献 ……………………………………………………………………… ……. 错误！未定义书签。

附录 ..................................................................................................... 错误！未定义书签。

1 设计说明书

2设计计算书

2.1 设计的基本参数

设计压力 P ＝0.1MPa

设计温度 T ＝200C

介 质 汽油

焊缝系数 ψ＝1

腐蚀裕量 C 2＝2mm

筒体内径 D i1=2600mm

筒体长度 L=8400mm

封头内径 D i2=2600mm

主体材料 16MnR

其设计温度下许用应力 [σ]t =170M P a

水压试验压力 P T =0.125MPa

钢板厚度负偏差 C 1=0.25mm

2.2 壳体壁厚计算

2.2.1 筒体壁厚计算

由设计书中的公式(2-1)计算筒体壁厚

δ=2σψ-P

0. 1⨯2600= 2⨯170⨯1-0. 1

=0. 764m m t PD i 1

壁厚附加量 C ＝C 1＋C 2＝2＋0.25＝2.25mm

由于最小壁厚规定δmin ≥3mm 并且δmin ≥

所以δmin ＋C ＝5.2＋2.25＝7.45mm

圆整后，实选壁厚δn =7.5mm

2D i 1=5. 2m m 1000

2.2.2 封头壁厚计算

由设计书中的公式(2-2)计算封头壁厚

δ=2σψ-0. 5P

0. 1⨯2600= 2⨯170⨯1-0. 5⨯0. 1

=0. 765m m t PD i 2

由于最小壁厚规定δmin ≥3mm 并且δmin ≥2D i 1=5. 2m m 1000

壁厚附加量C=C1＋C 2＋C 3＝0.25＋2＋2＝4.25mm

δmin ＋C ＝5.2＋4.25＝9.45mm

圆整后实选壁厚δn ＝10mm

2.3 鞍座的选择计算

储罐的总重Q ＝Q 1+Q2+Q3+Q4

式中：Q 1―――罐体重 Q 2―――封头重

Q 3―――汽油重 Q 4―――附件重

2.3.1 罐体重Q 1

Dg=2600mm，δ=10mm 的筒节，每米设备重量q 1=1050kg/m

所以Q 1＝q 1L =1050⨯8. 4=8820Kg

2.3.2 封头重Q 2

δ=10mm ，Dg=2600mm，直边高度h=40mm的标准椭圆形封头，其重量q 2=850kg

所以Q 1＝2q 2=1700kg

2.3.3 汽油重Q 3

Q 3=αV γ

其中α－充料系数，取0.8

V―储罐体积 V ＝V 封+V筒＝47.85+5.03＝52.88m 3

γ―汽油在200C 时的比重为840Kg/m3

于是Q 3=αV γ=0. 8⨯52. 88⨯840=35535. 36Kg

2.3.4 附件重Q 4

两个人孔约重150kg ，其接管重总和按300kg 计，于是Q 4＝450kg 所以设备总重Q ＝Q 1+Q2+Q3+Q4＝8820+1700+35535.36+450＝45.66吨

每个支座需承受约22.83吨重，负荷相当大，所以选公称直径为2600mm 的重型鞍座。

2.4 鞍座作用下筒体应力计算

2.4.1 筒体轴向弯矩计算

双支座支撑的的卧式容器壳视为双支点的外伸梁，在容器轴向存在两个最大弯矩，一个在鞍座处，一个在容器两支座间跨距中点处。

跨距中点处的弯矩按下式计算：M 1＝F （C 1L －A ） 支座处的弯矩按下式计算：M 2=

式中R i ----筒体内半径，m

A――支座中心线至封头切线的距离，m ，选取A ＝1.8m

4H 4⨯650=1+=1. 10 C 2――系数，C 2=1+3L 3⨯8400

C 3――系数，C 3R i FA ⎛A ⎫1-+C -C 32⎪ C 2⎝L A ⎭(R =i -H 213002-6502

==0. 058 2LR i 2⨯8400⨯13002)()

C 1――系数，C 1=(0. 25+C 3R i )(0. 25+0. 058⨯1300)==0. 296 C 21. 10

所以 M 1＝F （C 1L －A ）＝223.734⨯(0. 296⨯8. 4-1. 26)=274. 39⨯103Nm

R i FA ⎛A 1. 3⎫223. 734⨯103⨯1. 26⎛1. 26⎫M 2=-C 2⎪=+0. 058⨯-1. 10⎪ 1-+C 3 1-C 2⎝L A 1. 108. 41. 26⎝⎭⎭

=-48. 744⨯103Nm

2.4.2 筒体轴向应力计算

在跨距中点处横截面上，由压力及弯矩所引起的轴向应力之和见下图：

图3-2 筒体轴向应力分析图

2.4.2.1 在横截面的最高点处：

σ1=PR i M 10.1⨯1300274.39-=-=1.715MPa 2δe πR i 2δe 2⨯7.753.14⨯1.32⨯7.75

2.9.2.2 在横截面的最低点处：

σ1=PR i M 10.1⨯1300274.39+=+=15.059MPa 222δe πR i δe 2⨯7.753.14⨯1.3⨯7.75

以上两式中：P――设计压力MPa

δe ――容器壁厚，mm （不计附加壁厚）

2.4.2.3 在支座处的轴向应力：

此应力取决于支承面上筒体的局部刚性。当在载荷作用下筒体不能保持圆形时，其横截面上部的一部分对承受轴向弯矩不起作用。

当筒体有加强圈时，在筒体最高点处的轴向应力用下式计算：

PR i M 20.1⨯1300-48.744-=-=19.465MPa 2δe K 1πR i 2δe 2⨯7.750.107⨯3.14⨯1.32⨯7.75σ3=

在筒体横截面的最低点处的轴向应力用下式计算：

σ3=PR i M 20.1⨯1300-48.744+=+=-2.214MPa 2δe K 2πR i 2δe 2⨯7.750.192⨯3.14⨯1.32⨯7.75

K 1 ，K 2为参数，查《化工设备机械基础》表7－6得K 1＝0.107，K 2＝0.192

2.4.5 筒体周向应力计算

2.4.5.1 周向弯矩计算

因鞍座截面处无加强圈，且A>0.5Rn ，所以按《化工容器》中公式5-55：

M=K6FR n 计算。

式中：K 6――系数，由《化工容器》中图5-55查得：K 6=0.055

其它参数同上。

则M=K6FR n =0. 055⨯223. 734⨯103⨯1310=16. 12⨯103N . m

2.4.5.2 周向压缩应力计算

因鞍座截面处无加强圈，且A>0.5Rn ，所以按《化工容器》中公式5-57：T max =-K5F 计算。

式中：K 5――系数，由《化工容器》中查得：鞍座包角θ=120º时K 5＝0.760 则T max =-K5F =-0. 760⨯223. 734⨯103=-170. 04⨯103N

而在鞍座轴边角处的周向压缩应力T 值为：T=-F/4=-223.734⨯103/4=-55.93⨯103N

2.4.5.3 周向总应力的计算和校核

该设计圆筒的鞍座界面上无加强圈，但在鞍座两侧的圆筒上有加强圈。而且鞍座上不设置衬垫板，则圆筒横截面最低处周向压缩应力按下式计算：

σ5=-kK 5F b 2δe

其中k---计及圆筒和鞍座是否相焊的系数，本设计中不相焊，k=1.0 K 5――系数，K 5＝0.760

b----

圆筒的有效长度，b 2=b +=300+=457.7mm kK 5F 1.0⨯0.76⨯223.734⨯103

所以σ5=-=--48.0MPa b 2δe 457.1⨯7.75

鞍座边角处的周向总应力： 因为

则 L 8480==6. 47>6 R n 1310

3K 6F F 223.734⨯1033⨯0.0109⨯223.734⨯103

σ6=--=--=-45.11MPa 224b 2δe 2δe 4⨯457.1⨯7.752⨯7.75

根据《化工容器》规定，σ5用圆筒材料在设计温度下的许用应力进行校核；

σ6用圆筒材料在设计温度下许用应力的1.25倍进行校核。 因为σ5=48.0MPa

σ6=45.11MPa

所以满足强度要求。

t

参考文献 附录