pvelite计算卧式容器强度 waring
1 PV Elite 201
2 Licensee: ZISHAN ENGINEERS (PVT.) LTD.
FileName : Untitled --------------------------------------
Warnings and Errors : Step: 0 12:34p Sep 1,2014
Class From To : Basic Element Checks.
==========================================================================
Warn. 60 70 Inconsistent external pressure definition. The given
external pressure was not the same as the internal pressure on the
following element.
Warn. 70 80 Inconsistent external pressure definition. The given
external pressure was not the same as the internal pressure on the
following element.
Class From To: Check of Additional Element Data
==========================================================================
PV Elite is a trademark of Intergraph CADWorx & Analysis Solutions, Inc. 2012
PV Elite Vessel Analysis Program: Input Data
Design Internal Pressure (for Hydrotest) 100.00 psig Design Internal Temperature 200 F
Type of Hydrotest not Specified
Hydrotest Position Horizontal
Projection of Nozzle from Vessel Top 0.0000 in. Projection of Nozzle from Vessel Bottom 0.0000 in. Minimum Design Metal Temperature -20 F
Type of Construction Welded
Special Service None
Degree of Radiography RT 1
Miscellaneous Weight Percent 0.0
Use Higher Longitudinal Stresses (Flag) Y
Select t for Internal Pressure (Flag) N
Select t for External Pressure (Flag) N
Select t for Axial Stress (Flag) N
Select Location for Stiff. Rings (Flag) N
Consider Vortex Shedding Y
Perform a Corroded Hydrotest N
Is this a Heat Exchanger No
User Defined Hydro. Press. (Used if > 0) 0.0000 psig User defined MAWP 0.0000 psig
User defined MAPnc 0.0000 psig
Load Case 1 NP+EW+WI+FW+BW
Load Case 2 NP+EW+EE+FS+BS
Load Case 3 NP+OW+WI+FW+BW
Load Case 4 NP+OW+EQ+FS+BS
Load Case 5 NP+HW+HI
Load Case 6 NP+HW+HE
Load Case 7 IP+OW+WI+FW+BW
Load Case 8 IP+OW+EQ+FS+BS
Load Case 9 EP+OW+WI+FW+BW
Load Case 10 EP+OW+EQ+FS+BS
Load Case 11 HP+HW+HI
Load Case 12 HP+HW+HE
Load Case 13 IP+WE+EW
Load Case 14 IP+WF+CW
Load Case 15 IP+VO+OW
Load Case 16 IP+VE+EW
Load Case 17 NP+VO+OW
Load Case 18 FS+BS+IP+OW
Load Case 19 FS+BS+EP+OW
Wind Design Code ASCE-7 93
Basic Wind Speed [V] 70.000 mile/hr Surface Roughness Category C: Open Terrain
Importance Factor 1.0
Type of Surface Moderately Smooth
Base Elevation 0.0000 ft.
Percent Wind for Hydrotest 33.0
Using User defined Wind Press. Vs Elev. N
Damping Factor (Beta) for Wind (Ope) 0.0100
Damping Factor (Beta) for Wind (Empty) 0.0000
Damping Factor (Beta) for Wind (Filled) 0.0000
Seismic Design Code UBC 94
UBC Seismic Zone (1=1,2=2a,3=2b,4=3,5=4) 0.000
UBC Importance Factor 1.000
UBC Soil Type S1
UBC Horizontal Force Factor 3.000
UBC Percent Seismic for Hydrotest 0.000
Design Nozzle for Des. Press. + St. Head Y
Consider MAP New and Cold in Noz. Design N
Consider External Loads for Nozzle Des. Y
Use ASME VIII-1 Appendix 1-9 N
Material Database Year Current w/Addenda or Code Year Configuration Directives:
Do not use Nozzle MDMT Interpretation VIII-1 01-37 No
Use Table G instead of exact equation for "A" Yes
Shell Head Joints are Tapered Yes
Compute "K" in corroded condition Yes
Use Code Case 2286 No
Use the MAWP to compute the MDMT Yes
Using Metric Material Databases, ASME II D No Complete Listing of Vessel Elements and Details:
Element From Node 10
Element To Node 20
Element Type Elliptical
Description
Distance "FROM" to "TO" 0.1667 ft.
Inside Diameter 96.000 in.
Element Thickness 0.2500 in.
Internal Corrosion Allowance 0.1250 in.
Nominal Thickness 0.0000 in.
External Corrosion Allowance 0.0000 in.
Design Internal Pressure 100.00 psig
Design Temperature Internal Pressure 200 F
Design External Pressure 15.000 psig
Design Temperature External Pressure 200 F
Effective Diameter Multiplier 1.2
Material Name SA-516 70
Allowable Stress, Ambient 20000. psi
Allowable Stress, Operating 20000. psi
Allowable Stress, Hydrotest 26000. psi
Material Density 0.2800 lb./in
P Number Thickness 1.2500 in.
Yield Stress, Operating 34800. psi
UCS-66 Chart Curve Designation B
External Pressure Chart Name CS-2
UNS Number K02700
Product Form Plate
Efficiency, Longitudinal Seam 1.0
Efficiency, Circumferential Seam 1.0
Elliptical Head Factor 2.0
Element From Node 10
Detail Type Nozzle
Detail ID Noz N1 Fr10
Dist. from "FROM" Node / Offset dist 0.0000 in.
Nozzle Diameter 200.0 mm
Nozzle Schedule 40
Nozzle Class 150
Layout Angle 0.0
Blind Flange (Y/N) N
Weight of Nozzle ( Used if > 0 ) 0.0000 lb.
Grade of Attached Flange GR 1.1
Nozzle Matl SA-106 B
--------------------------------------------------------------------
Element From Node 20
Element To Node 30
Element Type Cylinder
Description
Distance "FROM" to "TO" 4.0000 ft.
Inside Diameter 96.000 in.
Element Thickness 0.2500 in.
Internal Corrosion Allowance 0.1250 in.
Nominal Thickness 0.0000 in.
External Corrosion Allowance 0.0000 in.
Design Internal Pressure 100.00 psig
Design Temperature Internal Pressure 200 F
Design External Pressure 15.000 psig
Design Temperature External Pressure 200 F
Effective Diameter Multiplier 1.2
Material Name SA-516 70
Efficiency, Longitudinal Seam 1.0
Efficiency, Circumferential Seam 1.0
--------------------------------------------------------------------
Element From Node 30
Element To Node 40
Element Type Elliptical
Description
Distance "FROM" to "TO" 0.1667 ft.
Inside Diameter 96.000 in.
Element Thickness 0.2500 in.
Internal Corrosion Allowance 0.1250 in.
Nominal Thickness 0.0000 in.
External Corrosion Allowance 0.0000 in.
Design Internal Pressure 100.00 psig
Design Temperature Internal Pressure 200 F
Design External Pressure 15.000 psig
Design Temperature External Pressure 200 F
Effective Diameter Multiplier 1.2
Material Name SA-516 70
Efficiency, Longitudinal Seam 1.0
Efficiency, Circumferential Seam 1.0
Elliptical Head Factor 2.0
Element From Node 30
Detail Type Nozzle
Detail ID Noz N1 Fr30
Dist. from "FROM" Node / Offset dist 0.0000 in.
Nozzle Diameter 200.0 mm
Nozzle Schedule 40
Nozzle Class 150
Layout Angle 0.0
Blind Flange (Y/N) N
Weight of Nozzle ( Used if > 0 ) 0.0000 lb.
Grade of Attached Flange GR 1.1
Nozzle Matl SA-106 B
--------------------------------------------------------------------
Element From Node 40
Element To Node 50
Element Type Skirt Sup.
Description
Distance "FROM" to "TO" 5.0000 ft.
Skirt Inside Diameter 96.000 in.
Diameter of Skirt at Base 96.000 in.
Skirt Thickness 0.2500 in.
Internal Corrosion Allowance 0.1250 in.
Nominal Thickness 0.0000 in.
External Corrosion Allowance 0.0000 in.
Design Temperature Internal Pressure 200 F
Design Temperature External Pressure 200 F
Effective Diameter Multiplier 1.2
Material Name SA-516 70
Efficiency, Longitudinal Seam 1.0
Efficiency, Head-to-Skirt or Circ. Seam 1.0
--------------------------------------------------------------------
Element From Node 50
Element To Node 60
Element Type Cylinder
Description
Distance "FROM" to "TO" 5.0000 ft.
Inside Diameter 96.000 in.
Element Thickness 0.2500 in.
Internal Corrosion Allowance 0.1250 in.
Nominal Thickness 0.0000 in.
External Corrosion Allowance 0.0000 in.
Design Internal Pressure 0.0000 psig
Design Temperature Internal Pressure 200 F
Design External Pressure 0.0000 psig
Design Temperature External Pressure 200 F
Effective Diameter Multiplier 1.2
Material Name SA-516 70
Efficiency, Longitudinal Seam 1.0
Efficiency, Circumferential Seam 1.0
--------------------------------------------------------------------
Element From Node 60
Element To Node 70
Element Type Elliptical
Description
Distance "FROM" to "TO" 0.1667 ft.
Inside Diameter 96.000 in.
Element Thickness 0.2500 in.
Internal Corrosion Allowance 0.1250 in.
Nominal Thickness 0.0000 in.
External Corrosion Allowance 0.0000 in.
Design Internal Pressure 100.00 psig
Design Temperature Internal Pressure 200 F
Design External Pressure 15.000 psig
Design Temperature External Pressure 200 F
Effective Diameter Multiplier 1.2
Material Name SA-516 70
Efficiency, Longitudinal Seam 1.0
Efficiency, Circumferential Seam 1.0
Elliptical Head Factor 2.0
--------------------------------------------------------------------
Element From Node 70
Element To Node 80
Element Type Spherical
Description
Distance "FROM" to "TO" 0.0000 ft.
Inside Diameter 96.000 in.
Element Thickness 0.2500 in.
Internal Corrosion Allowance 0.1250 in.
Nominal Thickness 0.0000 in.
External Corrosion Allowance 0.0000 in.
Design Internal Pressure 100.00 psig
Design Temperature Internal Pressure 200 F
Design External Pressure 15.000 psig
Design Temperature External Pressure 200 F
Effective Diameter Multiplier 1.2
Material Name SA-516 70
Efficiency, Longitudinal Seam 1.0
Efficiency, Circumferential Seam 1.0
--------------------------------------------------------------------
Element From Node 80
Element To Node 90
Element Type Spherical
Description
Distance "FROM" to "TO" 0.0000 ft.
Inside Diameter 96.000 in.
Element Thickness 0.2500 in.
Internal Corrosion Allowance 0.1250 in.
Nominal Thickness 0.0000 in.
External Corrosion Allowance 0.0000 in.
Design Internal Pressure 100.00 psig
Design Temperature Internal Pressure 200 F
Design External Pressure 15.000 psig
Design Temperature External Pressure 200 F
Effective Diameter Multiplier 1.2
Material Name SA-516 70
Efficiency, Longitudinal Seam 1.0
Efficiency, Circumferential Seam 1.0
Element From Node 80
Detail Type Nozzle
Detail ID Noz N1 Fr80
Dist. from "FROM" Node / Offset dist 0.0000 in.
Nozzle Diameter 200.0 mm
Nozzle Schedule 40
Nozzle Class 150
Layout Angle 0.0
Blind Flange (Y/N) N
Weight of Nozzle ( Used if > 0 ) 0.0000 lb.
Grade of Attached Flange GR 1.1
Nozzle Matl SA-106 B
PV Elite is a trademark of Intergraph CADWorx & Analysis Solutions, Inc. 2012
XY Coordinate Calculations : Step: 2 12:34p Sep 1,2014 XY Coordinate Calculations
| | | | | |
From| To | X (Horiz.)| Y (Vert.) |DX (Horiz.)| DY (Vert.) |
| | ft. | ft. | ft. | ft. |
--------------------------------------------------------------
10| 20| ... | 0.16667 | ... | 0.16667 |
20| 30| ... | 4.16667 | ... | 4.00000 |
30| 40| ... | 4.33333 | ... | 0.16667 |
40| 50| ... | 4.33333 | ... | -5.00000 |
50| 60| ... | 9.33333 | ... | 5.00000 |
60| 70| ... | 9.50000 | ... | 0.16667 |
70| 80| ... | 9.50000 | ... | ... |
80| 90| ... | 9.50000 | ... | ... |
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卧式容器设计
目录 第一章绪论 (2) 1.1设计任务 (2) 1.2设计思想 (2) 1.3设计特点 (2) 第二章储罐简介 (3) 2.1储罐的用途 (3) 2.2储罐的分类 (3) 第三章材料及结构的选择与论证 (4) 3.1材料选择 (4) 3.2结构选择与论证 (4) 3.2.1.封头的选择 (4) 3.2.2.法兰的选择 (4) 3.3.液面计的选择 (5) 3.4.鞍座的选择 (5) 第四章结构设计 (6) 4.1壁厚的确定 (6) 4.2 封头厚度设计 (7) 4.2.1 计算封头厚度 (7) 4.3储罐零部件的选取 (8) 4.3.1储罐支座 (8) 4.3.2人孔的选择 (10) 4.3.3接管和法兰的选择 (13) 第五章强度校核 (14) 5.1筒体强度校核 (14) 5.2封头强度校核 (14) 5.3鞍座受载分析和强度校核 (15) 5.3.1双鞍座的筒体的轴向应力 (15) 5.3.2筒体的轴向弯矩的计算 (16) 5.3.3圆筒轴向应力计算及校核 (17) 5.3.3切向剪应力的计算及校核 (18) 5.3.4圆筒周向应力的计算和校核 (19) 5.3.5 鞍座腹板应力校核 (20) 5.4容器开孔补强 (20) 5.4.1补强设计方法判别 (21) 5.4.2有效补强范围 (21) 5.4.3有效补强面积 (22) 5.4.4补强面积 (22) 参考文献 (23)
第一章绪论 1.1设计任务 针对化工厂中的储罐，完成主体设备的工艺设计和附属设备的选型设计，绘制总装配图，并编写设计说明书。 1.2设计思想 综合运用所学的机械基础课程知识，本着认真负责的态度，对储罐进行设计。在设计过程中综合考虑了经济性，实用性，安全可靠性。各项设计参数都正确参考了行业使用标准或国家标准，这样让设计有章可循，并考虑到结构方面的要求，合理地进行设计。 1.3设计特点 容器的设计一般由筒体、封头、法兰、支座、接口管等组成。常、低压化工设备通用零部件大都有标准，设计时可直接选用。本设计书主要介绍了液罐的的筒体、封头的设计计算，低压通用零部件的选用。 各项设计参数都正确参考了行业使用标准或国家标准，这样让设计有章可循，并考虑到结构方面的要求，合理地进行设计
压力容器设计方法分析对比.docx
压力容器设计方法分析对比 目前我国压力容器设计所采用的标准规范有两大类：一类是常规设计标准，以GB150-2011《压力容器》标准为代表；另一类是分析设计,以JB4732-1995《钢制压力容器--分析设计标准》为代表。两类标准是相互独立的、自成体系的、平行的压力容器规范, 绝对不能混用, 只能依据实际的工程情况而选其一。 设计准则比较 常规设计主要依据是第一强度理论，认为结构中主要破坏应力为拉应力，限定最大薄膜应力强度不超过规定许用应力值，当结构中某最大应力点一旦进入塑性, 结构就丧失了纯弹性状态即为失效。常规设计是基于弹性失效准则,以壳体的薄膜理论或材料力学方法导出容器及其部件的设计计算公式。一般情况它仅考虑壁厚中均布的薄膜应力，对于边缘应力及峰值应力等局部应力一般不作定量计算，如对弯曲应力。 分析设计的主要依据是第三强度理论，认为结构中主要破坏应力为剪切力。采用以极限载荷、安定载荷和疲劳寿命为界限的“塑性失效”与“弹塑性失效”的设计准则，对容器的各种应力进行精确计算和分类。对不同性质的应力, 如：总体薄膜应力、边缘应力、峰值应力等；同时还考虑了循环载荷下的疲劳分析, 在设计上更合理。 标准适用范围对比 常规设计标准GB150-2011适用于设计压力大于或等于且小于35MPa，及真空度高于。对于设计温度，GB150-2011规定为-269℃-900℃，是按钢材允许的使用温度确定设计温度范围, 可高于材料的蠕变温度范围。 " 分析设计标准JB4732-1995适用于设计压力大于或等于且小于100MPa，及真空度高于。对于设计温度，JB4732-1995 将最高的设计许用温度限制在受钢材蠕变极限约束的温度。 应力评定对比 常规设计标准GB150-2011，采用统一的许用应力，如容器筒体，是采用“中径公式”进行应力校核，最大应力满足许用应力即可。 分析设计标准JB4732-1995的核心是将压力容器中的各种应力加以分类，根据所考虑的失效模式比较详细地计算了容器及受压元件的各种应力。根据各种应力本身的性质及对失效模式所起的不同作用予以分类如下： 一次应力
压力容器强度校核公式
压力容器强度校核 筒体壁厚校核公式 软件模板 计算公式：' 22[]c i t c P D C P δσφ=+-筒校核 备注： c P ：校核压力 i D ：容器最大内径 []t σ：设计温度下的许用应力 φ ：焊缝系数 若双面焊全焊头对接接头 100%无损检测，φ= 局部无损检测， φ= 若为单面焊对接接头 100%无损检测，φ= 局部无损检测， φ= ' 2C ：下一周期均匀腐蚀量 δ筒校核：筒体校核壁厚 最后判定公式：若δ筒校核≤δ筒实测，继续使用，否则停用。 封头壁厚校核公式 1.椭圆形封头软件模板 计算公式：' 22[]0.5c i t c P D C P δσφ=+-封校核 备注： c P ：校核压力 i D ：容器最大内径 [ ]t σ：设计温度下的许
用应力 φ ：焊缝系数： 若双面焊全焊头对接接头 100%无损检测，φ= 局部无损检测， φ= 若为单面焊对接接头 100%无损检测，φ= 局部无损检测， φ= ' 2C ：下一周期均匀腐蚀量 δ筒校核：筒体校核壁厚 最后判定公式：若δ筒校核≤δ筒实测，继续使用，否则停用 2.球形封头软件模板 计算公式：' 24[]c i t c P D C P δσφ=+-封校核 备注： c P ：校核压力 i D ：容器最大内径 [ ]t σ：设计温度下的许用应力 φ ：焊缝系数： 若双面焊全焊头对接接头 100%无损检测，φ= 局部无损检测， φ= 若为单面焊对接接头 100%无损检测，φ= 局部无损检测， φ=
'2C ：下一周期均匀腐蚀量 δ筒校核：筒体校核壁厚 最后判定公式：若δ筒校核≤δ筒实测，继续使用，否则停用
轴的计算
14.3轴的强度计算 14 .3 .1 按扭转强度计算 轴不是标准零件,需要自己设计计算。在满足强度和保证轴正常工作的条件 下来设计轴。例如用于带式运输机的单级斜齿圆柱齿轮减速器的低速轴。 这种计算方法主要应用于传动轴，也可以初步估算轴的最小直径，在此基础 上进行轴的结构设计。 按扭转强度计算公式 式中，—许用扭转切应力，； —轴传递的转矩，也是轴承受的扭矩，； —轴的抗扭截面系数，； —轴传递的功率， KW； d—轴的直径， mm ； n—轴的转速， r/min 。 C—为由轴的材料和受载情况所决定的常数（见下表）。 -轴传递的转矩，也是轴承受的扭矩，单位： N.mm 按公式计算轴的直径，当轴截面上有一个键槽时，轴径应增大5%；有两个键 槽时，应增大10%。 轴常用材料的值和C值 注：当作用在轴上的弯矩比转矩小或只受转矩时，C取较小值，否则C取较 大值。 14 . 3 . 2 轴的刚度计算概念 按弯扭合成强度计算
1.作轴的受力简图 轴上零件所受的作用力，其作用点在轮毂宽度的中间点。而轴承处支承反力 作用点的位置，要根据轴承的类型和布置方式确定。 如果轴上的载荷不在同一平面内，需求出两个互相垂直平面的支承反力。 即 水平面和垂直面支承反力。 2.作弯矩图 根据受力简图分别作出水平面弯矩图和垂直面的弯矩，求出合成 弯 矩并作合成弯矩图。 3.作轴的扭矩图 4.作当量弯矩图 根据已作出合成弯矩图和扭矩图，按第三强度理论计算各剖面上的当量弯矩 ，并作当量弯矩图。 式中，—根据扭矩性质而定的校正系数，对于不变的扭矩，； 对 于脉动循环变化的扭矩，；对于对称循环变化的扭矩，。 5.轴的强度计算 求出危险截面的当量弯矩后，按强度条件计算： —轴的危险截面的抗弯截面系数，。 表 12.3 轴材料的许用弯曲应力：
最新压力容器的强度计算
压力容器的强度计算
第11章压力容器的强度计算 本章重点要讲解内容： （1）理解内压容器设计时主要设计参数（容器内径、设计压力、设计温度、许用应力、焊缝系数等）的意义及其确定原则； （2）掌握五种厚度（计算壁厚、设计壁厚、名义壁厚、有效壁厚、最小壁厚）的概念、相互关系以及计算方法；能熟练地确定腐蚀裕度和钢板负偏差； （3）掌握内压圆筒的厚度设计； （4）掌握椭圆封头、锥形封头、半球形封头以及平板封头厚度的计算。（5）熟悉内压容器强度校核的思路和过程。 第一节设计参数的确定 1、我国压力容器标准与适用范围 我国现执行GB150－98 “钢制压力容器”国家标准。该标准为规则设计，采用弹性失效准则和稳定失效准则，应用解析法进行应力计算，比较简便。 JB4732-1995《钢制压力容器—分析设计标准》，其允许采用高的设计强度，相同设计条件下，厚度可以相应地减少，重量减轻。其采用塑性失效准则、失稳失效准则和疲劳失效准则，计算比较复杂，和美国的ASME标准思路相似。 2、容器直径（diameter of vessel）
考虑压制封头胎具的规格及标准件配套选用的需要，容器筒体和封头的直径都有规定。对于用钢板卷制的筒体，以内径作为其公称直径。 表1 压力容器的公称直径（mm） 如果筒体是使用无缝钢管直接截取的，规定使用钢管的外径作为筒体的公称直径。 表2 无缝钢管制作筒体时容器的公称直径（mm） 3、设计压力（design pressure） （1）相关的基本概念（除了特殊注明的，压力均指表压力） 工作压力P W：在正常的工作情况下，容器顶部可能达到的最高压力。 ①由于最大工作压力是容器顶部的压力，所以对于塔类直立容器，直立 进行水压试验的压力和卧置时不同； ②工作压力是根据工艺条件决定的，容器顶部的压力和底部可能不同，许 多塔器顶部的压力并不是其实际最高工作压力（the maximum allowable working pressure）。 ③标准中的最大工作压力，最高工作压力和工作压力概念相同。
压力容器的设计步骤..
储气罐——压力容器的设计步骤 1.确定压力容器设备的各项参数：压力，介质，温度 最高工作压力为1.5MPa，工作温度为常温20℃，工作介质为压缩空气，容积为2m3 确定压力容器的类型 容器类别的划分在国家质量技术监督局所颁发的《压力容器安全技术监察规程》（以下简称容规）第一章中有详细的规定，主要是根据工作压力的大小、介质的危害性和容器破坏时的危害性来划分。 储气罐为低压（<1.6MPa）且介质无毒不易燃，应为第Ⅰ类容器。 2.确定设计参数 （1）确定设计压力 容器的最高工作压力为1.5MPa，设计压力取值为最高工作压力的1.05～1.10倍。取1.05还是取1.10，取决于介质的危害性和容器所附带的安全装置。 介质无害或装有安全阀等就可以取下限1.05，否则上限1.10。 介质为压缩空气，管路中有泄压装置，符合取下限的条件，则得到设计压力为Pc=1.05x1.4 （2）确定设计温度 一般是在用户提供的工作温度的基础上，再考虑容器环境温度而得。 如在室外在工作，无保温，容器工作温度为30℃，冬季环境温度最低可到－20℃，则设计温度就应该按容器可能达到的最恶劣的温度确定为－20℃。《容规》提供了一些设计所需的气象资料供参考。 假定在容器在室内工作，取常温为设计温度。 （3）确定几何容积 按结构设计完成后的实际容积填写。 （4）确定腐蚀裕量 根据受压元件的材质、介质对受压元件的腐蚀率、容器使用环境和容器的使用寿命来确定。 先选定受压元件的材质，再确定腐蚀裕量。 《容规》对一些常见介质的腐蚀裕量进行了一些规定。工作介质对受压元件的腐蚀率主要按实测数据和经验来确定，受使用环境影响很大，变数很多，目前无现成的数据。 介质无腐蚀的容器，其腐蚀裕量取1～2mm即可满足使用寿命的要求。
轴的强度校核方法
第二章 轴的强度校核方法 常用的轴的强度校核计算方法 进行轴的强度校核计算时，应根据轴的具体受载及应力情况，采取相应的计算方法，并恰当地选取其许用应力。 对于传动轴应按扭转强度条件计算。 对于心轴应按弯曲强度条件计算。 对于转轴应按弯扭合成强度条件计算。 2.2.1按扭转强度条件计算： 这种方法是根据轴所受的扭矩来计算轴的强度，对于轴上还作用较小的弯矩时，通常采用降低许用扭转切应力的办法予以考虑。通常在做轴的结构设计时，常采用这种方法估算轴径。 实心轴的扭转强度条件为： 由上式可得轴的直径为 为扭转切应力，MPa 式中： T 为轴多受的扭矩，N ·mm T W 为轴的抗扭截面系数，3mm n 为轴的转速，r/min P 为轴传递的功率，KW d 为计算截面处轴的直径，mm 为许用扭转切应力，Mpa ，][r τ值按轴的不同材料选取，常用轴的材料及] [r τ值见下表： 表1 轴的材料和许用扭转切应力 空心轴扭转强度条件为： d d 1 = β其中β即空心轴的内径1d 与外径d 之比，通常取β=这样求出的直径只能作为承受扭矩作用的轴段的最小直径。例如，在设计一级圆柱齿轮减速器时，假设高速轴输入功率P1=，输入转速n1=960r/min ，则可根据上式进行最小直径估算，若最小直径轴段开有键槽，还要考虑键槽对轴的强度影响。 T τ[]T τ
根据工作条件，选择45#钢，正火，硬度HB170-217，作为轴的材料，A0值查表取A0=112，则 因为高速轴最小直径处安装联轴器，并通过联轴器与电动机相连接，设有一个键槽，则： 另外，实际中，由于减速器输入轴通过联轴器与电动机轴相联结，则外伸段轴径与电动机轴径不能相差太大，否则难以选择合适的联轴器，取电动机轴d d 8.0'min =，查表，取mm d 38=电动机轴,则： 综合考虑，可取mm d 32'min = 通过上面的例子，可以看出，在实际运用中，需要考虑多方面实际因素选择轴的直径大小。 2.2.2按弯曲强度条件计算： 由于考虑启动、停车等影响，弯矩在轴截面上锁引起的应力可视为脉动循环变应力。 则 其中： M 为轴所受的弯矩，N ·mm W 为危险截面抗扭截面系数(3mm )具体数值查机械设计手册~17. ][1σ为脉动循环应力时许用弯曲应力(MPa)具体数值查机械设计手册 2.2.3按弯扭合成强度条件计算 由于前期轴的设计过程中，轴的主要结构尺寸轴上零件位置及外载荷和支反力的作用位置均已经确定，则轴上载荷可以求得，因而可按弯扭合成强度条件对轴进行强度校核计算。 一般计算步骤如下： (1)做出轴的计算简图：即力学模型 通常把轴当做置于铰链支座上的梁，支反力的作用点与轴承的类型及布置方式有关，现在例举如下几种情况： 图1 轴承的布置方式 当L e d L 5.0,1≤/=,d e d L 5.0,1/=>但不小于（~）L ，对于调心轴承e=0.5L 在此没有列出的轴承可以查阅机械设计手册得到。通过轴的主要结构尺寸轴上零件位置及外载荷和支反力的作用位置，计算出轴上各处的载荷。通过力的分解求出各个分力，完成轴的受力分析。 ][7.1][≤1-0σσσ== W M ca
压力容器卧式储罐设计
目录摘要I Abstract II 第一章绪论1 液化石油气贮罐的分类1 液化石油气特点1 卧式液化石油气贮罐设计的特点1 第二章设计参数的选择1 设计题目1 设计数据1 设计压力、温度2 主要元件材料的选择2 第三章设备的结构设计3 圆筒、封头厚度的设计3 筒体和封头的结构设计4 鞍座选型和结构设计4 接管，法兰，垫片和螺栓的选择6 人孔的选择8 安全阀的设计8 第四章设计强度的校核11 水压试验应力校核11 筒体轴向弯矩计算11 筒体轴向应力计算及校核12 筒体和封头中的切向剪应力计算与校核12 封头中附加拉伸应力13 筒体的周向应力计算与校核13 鞍座应力计算与校核13 第五章开孔补强设计15 补强设计方法判别15 有效补强范围16 有效补强面积16 .补强面积16 第六章储罐的焊接设计17 焊接的基本要求17 焊接的工艺设计18 设计小结20 致谢20 参考文献21
摘要 本次设计的卧式储罐其介质为液化石油气。液化石油气是一种化工基本原料和新型燃料，已愈来愈受到人们的重视。在化工生产方面，液化石油气经过分离得到乙烯、丙烯、丁烯、丁二烯等，用来生产合塑料、合成橡胶、合成纤维及生产医药、炸药、染料等产品。液化石油气是由碳氢化合物所组成，主要成分为丙烷、丁烷以及其他烷系或烯类等。丙烷加丁烷百分比的综合超过60%，低于这个比例就不能称为液化石油气。 液化石油气具有易燃易爆的特点，液化石油气储罐属于具有较大危险的储存容器。针对液化石油气储罐的危险特性，结合本专业《过程设备与压力容器设计》所学的知识，在设计上充分考虑液化石油气储罐各项参数，确保液化石油气储罐能安全运行，对化工行业具有重要的现实意义。 本次设计的主要标准有：《固定式压力容器》、《压力容器安全技术监察规程》、JB4731-2005《钢制卧式容器》。各零部件标准主要有：JB/T 4736-2002《补强圈》、HG 20592-20614《钢制管法兰、垫片、紧固件》、JB/T 《鞍式支座》、HG205《钢制人孔和手孔》等。 本次设计的步骤为：先根据容器要求确定压力容器所属类别，确定储罐主体及其接管所用材料、储罐主体的直径和长度，其次进行筒体和封头的壁厚计算并校核，然后计算人孔的开口补强面积和补强圈的厚度，再根据筒体和各个接管的总质量选择支座，最后进行安全阀的选型和校核。 关键词：液化石油气，压力容器，卧式储罐，设计
轴的强度计算
轴的强度计算 一、按扭转强度初步设计阶梯轴外伸端直径 由实心圆轴扭转强度条件 τ＝ 33102.09550?=n d P W T ρ≤［τ］ 式中，τ为轴的剪应力，MPa ；T 为扭矩，N ·mm ；ρW 为抗扭截面系数，mm 3；对圆截面，ρW ＝π3d /16≈0.23d ；P 为轴传递的功率，KW ；n 为轴的转速，r/min ；d 为轴的直径，mm ；［τ］为许用切应力，MPa 。 对于转轴，初始设计时考虑弯矩对轴强度的影响，可将［τ］适当降低。将上式改写为设计公式 d ≥ []3 33 32.0109550n P A n P =?τ (16.1) 式中，A 是由轴的材料和承载情况确定的常数。见表16.7；P 为轴传递的功率，KW ； n 为轴的转速，r/min ；d 为轴径，mm 。 注：1.轴上所受弯矩较小或只受转矩时，A 取较小值；否则取较大值。 2.用Q235、3SiMn 时，取较大的A 值。 3.轴上有一个键槽时，A 值增大4%～5%；有两个键槽时，A 值增大7%～10%。 可结合整体设计将由式(16.1)所得直径圆整为按优先数系制定的标准尺寸或与相配合零件(如联轴器、带轮等)的孔径相吻合，作为转轴的最小直径。 二、按弯扭组合强度计算 轴系结构拟定以后，外载荷和轴的支点位置就可确定，此时可用弯扭组合强度校核。如图16.39(a)，装有齿轮的传动轴，切向力P 作用在齿轮的节圆上，通过齿轮的受力分析(图16.39(b))，可知齿轮作用于轴上的是一个通过轴线并与之轴线垂直的力P 和一个作用面垂直于轴线的力偶PR m = (图16.39(c))。力P 使轴产生弯曲变形(图16.39(d))，力偶PR m =则产生扭转变形(图16.39(e))，所以此轴是弯扭组合变形。 分别考虑力P 与力偶m 的作用，画出弯矩图(图16.39(f))和扭矩图(图16.39(g))，其危险截面上的弯矩和扭矩值分别为 l Pab M = T ＝PR m = 危险截面上的弯曲正应力和扭转剪应力的分布情况如图(16.40(a))，由于C 、D 两点是危险截面边缘上的点，扭转剪应力和弯曲正应力绝对值最大，故为危险点，其正应力和剪应力分别为 σ=W M τ= ρ W T
卧式压力容器课程设计样本
安徽理工大学课程设计（论文）任务书 机械院（部）过控教研室 6月
目录 一．筹划任务书--------------------------------------------------------------1二．目录-----------------------------------------------------------------------2三．概述-----------------------------------------------------------------------4 3.1容器分类---------------------------------------------4 3.2压力容器构造特点-------------------------------------5 3.3压力容器筒体构造型式---------------------------------5 四．总体构造设计-----------------------------------------------------------9 4.1设计技术参数-------------------------------------------9 4.2容器材料选取-----------------------------------------9 4.3筒体壁厚设计------------------------------------------10 4.4封头厚度设计------------------------------------------10 4.5鞍座构造设计------------------------------------------11 4.5.1容器总质量与支座反力计算---------------------------11 4.5.2鞍座选型-----------------------------------------12 4.5.3拟定鞍座安装位置-----------------------------------13 五．应力校核--------------------------------------------------------------13 5.1筒体轴向应力验算------------------------------------13 5.1.1轴向弯矩-------------------------------------------13 5.1.2轴向应力-------------------------------------------14 5.1.3轴向应力校核---------------------------------------15 5.2鞍座处切向剪应力------------------------------------15
强度计算
第11章压力容器的强度计算 本章重点要讲解内容： （1）理解内压容器设计时主要设计参数（容器内径、设计压力、设计温度、许用应力、焊缝系数等）的意义及其确定原则； （2）掌握五种厚度（计算壁厚、设计壁厚、名义壁厚、有效壁厚、最小壁厚）的概念、相互关系以及计算方法；能熟练地确定腐蚀裕度和钢板负偏差； （3）掌握内压圆筒的厚度设计； （4）掌握椭圆封头、锥形封头、半球形封头以及平板封头厚度的计算。 （5）熟悉内压容器强度校核的思路和过程。 第一节设计参数的确定 1、我国压力容器标准与适用范围 我国现执行GB150－98 “钢制压力容器”国家标准。该标准为规则设计，采用弹性失效准则和稳定失效准则，应用解析法进行应力计算，比较简便。 JB4732-1995《钢制压力容器—分析设计标准》，其允许采用高的设计强度，相同设计条件下，厚度可以相应地减少，重量减轻。其采用塑性失效准则、失稳失效准则和疲劳失效准则，计算比较复杂，和美国的ASME标准思路相似。 2、容器直径（diameter of vessel） 考虑压制封头胎具的规格及标准件配套选用的需要，容器筒体和封头的直径都有规定。对于用钢板卷制的筒体，以内径作为其公称直径。 表1 压力容器的公称直径（mm） 如果筒体是使用无缝钢管直接截取的，规定使用钢管的外径作为筒体的公称直径。 表2 无缝钢管制作筒体时容器的公称直径（mm）
3、设计压力（design pressure） （1）相关的基本概念（除了特殊注明的，压力均指表压力） ?工作压力P W：在正常的工作情况下，容器顶部可能达到的最高压力。 ①由于最大工作压力是容器顶部的压力，所以对于塔类直立容器，直立进行水压 试验的压力和卧置时不同； ②工作压力是根据工艺条件决定的，容器顶部的压力和底部可能不同，许多塔器顶 部的压力并不是其实际最高工作压力（the maximum allowable working pressure）。 ③标准中的最大工作压力，最高工作压力和工作压力概念相同。 ?设计压力指设定的容器顶部的最高压力，与相应的设计温度一起作为设计载荷条 件，其值不低于工作压力。 ①对最大工作压力小于0.1Mpa 的内压容器，设计压力取为0.1Mpa； ②当容器上装有超压泄放装置时，应按“超压泄放装置”的计算方法规定。 ③对于盛装液化气体的装置，在规定的充满系数范围内，设计压力由工作条件下， 可能达到的最高金属温度确定。（详细内容，参考GB150-1998，附录B（标准的附 录），超压泄放装置。） ?计算压力P C是GB150-1998 新增加的内容，是指在相应设计温度下，用以确定元 件厚度的压力，其中包括液柱静压力，当静压力值小于5％的设计压力时，可略去 静压力。 ①注意与GB150-1989 对设计压力规定的区别； 《钢制压力容器》规定设计压力是指在相应设计温度下，用以确定容器壳壁计算厚度的压力，亦是标注在铭牌上的设计压力，取略高或等于最高工作压力。当容器受静压力值大于5％设计压力时，应取设计压力与液柱静压力之和进行元件的厚度计算。 使许多设计人员误将设计压力和液柱静压力之和作为容器的设计压力。 ②一台设备的设计压力只有一个，但受压元件的计算压力在不同部位可能有所变化。 ③计算压力在压力容器总图的技术特性中不出现，只在计算书中出现。 4、设计温度（Design temperature） 设计温度是指容器在正常工作情况下，在相应的设计压力下，设定的受压元件的金属温度。主要用于确定受压元件的材料选用、强度计算中材料的力学性能和许用应力，以及热应力计算时设计到的材料物理性能参数。 ●设计温度不得低于元件金属在工作状态可能达到的最高温度； ●当设计温度在0℃以下时，不得高于元件金属可能达到的最低温度； ●当容器在各部分工作状态下有不同温度时，可分别设定每一部分的设计温度； 5、许用应力(Maximum allowable stress values) 许用应力是以材料的极限应力除以适当的安全系数，在设计温度下的许用应力的大小，直接决定容器的强度，GB150-1998 对钢板、锻件、紧固件均规定了材料的许用应力。 表3 钢制压力容器中使用的钢材安全系数
轴的强度校核方法
第二章 轴的强度校核方法 常用的轴的强度校核计算方法 进行轴的强度校核计算时，应根据轴的具体受载及应力情况，采取相应的计算方法，并恰当地选取其许用应力。 对于传动轴应按扭转强度条件计算。 对于心轴应按弯曲强度条件计算。 对于转轴应按弯扭合成强度条件计算。 2.2.1按扭转强度条件计算： 这种方法是根据轴所受的扭矩来计算轴的强度，对于轴上还作用较小的弯矩时，通常采用降低许用扭转切应力的办法予以考虑。通常在做轴的结构设计时，常采用这种方法估算轴径。 实心轴的扭转强度条件为： 由上式可得轴的直径为 为扭转切应力，MPa 式中： T 为轴多受的扭矩，N ·mm T W 为轴的抗扭截面系数，3mm n 为轴的转速，r/min P 为轴传递的功率，KW d 为计算截面处轴的直径，mm 为许用扭转切应力，Mpa ，][r τ值按轴的不同材料选取，常用轴的材料及][r τ值见下表： T τn P A d 0≥[]T T T d n P W T ττ≤2.09550000≈3=[]T τ
空心轴扭转强度条件为： d d 1=β其中β即空心轴的内径1d 与外径d 之比，通常取β=这样求出的直径只能作为承受扭矩作用的轴段的最小直径。例如，在设计一级圆柱齿轮减速器时，假设高速轴输入功率P1=，输入转速n1=960r/min ，则可根据上式进行最小直径估算，若最小直径轴段开有键槽，还要考虑键槽对轴的强度影响。 根据工作条件，选择45#钢，正火，硬度HB170-217，作为轴的材料，A0值查表取A0=112，则 mm n P A d 36.15960 475.2112110min =?== 因为高速轴最小直径处安装联轴器，并通过联轴器与电动机相连接，设有一个键槽，则： mm d d 43.16%)71(36.15%)71(min ' min =+?=+= 另外，实际中，由于减速器输入轴通过联轴器与电动机轴相联结，则外伸段轴径与电动机轴径不能相差太大，否则难以选择合适的联轴器，取电动机轴d d 8.0'min =，查表，取mm d 38=电动机轴,则： mm d d 4.3038*8.08.0' min ===电动机轴 综合考虑，可取mm d 32'min = 通过上面的例子，可以看出，在实际运用中，需要考虑多方面实际因素选择轴的直径大小。 2.2.2按弯曲强度条件计算： 由于考虑启动、停车等影响，弯矩在轴截面上锁引起的应力可视为脉动循环变应力。 则 其中： M 为轴所受的弯矩，N ·mm W 为危险截面抗扭截面系数(3mm )具体数值查机械设计手册][7.1][≤1-0σσσ==W M ca
压力容器强度计算(20210201112022)
压力容器强度计算 第一节设计参数的确定 1我国压力容器标准与适用范围 我国现执行GB150 - 98钢制压力容器”国家标准。该标准为规则设计，采用弹性失效准则和稳定失效准则, 应用解析法进行应力计算，比较简便。 JB4732-1995《钢制压力容器一分析设计标准》，其允许采用高的设计强度，相同设计条件下，厚度可以相应地减少，重量减轻。其采用塑性失效准则、失稳失效准则和疲劳失效准则，计算比较复杂，和美国的 ASME标准思路相似。 2、容器直径（diameter of vessel 考虑压制封头胎具的规格及标准件配套选用的需要，容器筒体和封头的直径都有规定。对于用钢板卷制的筒体，以内径作为其公称直径。 如果筒体是使用无缝钢管直接截取的，规定使用钢管的外径作为筒体的公称直径。 表2无缝钢管制作筒体时容器的公称直径（mm） 3、设计压力（design pressure （1）相关的基本概念（除了特殊注明的，压力均指表压力） 工作压力P W：在正常的工作情况下，容器顶部可能达到的最高压力。 ①由于最大工作压力是容器顶部的压力，所以对于塔类直立容器，直立进行水压试验的压力和卧置时不同; ②工作压力是根据工艺条件决定的，容器顶部的压力和底部可能不同，许多塔器顶部的压力并不是其实际 最高工作压力（the maximum allowable working pressure ）。 ③标准中的最大工作压力，最高工作压力和工作压力概念相同。 设计压力指设定的容器顶部的最高压力，与相应的设计温度一起作为设计载荷条件，其值不低于工作压力。 ①对最大工作压力小于0.1Mpa的内压容器，设计压力取为0.1Mpa; ②当容器上装有超压泄放装置时，应按超压泄放装置”的计算方法规定。 ③对于盛装液化气体的装置，在规定的充满系数范围内，设计压力由工作条件下，可能达到的最高金属温 度确定。（详细内容，参考GB150-1998，附录B （标准的附录），超压泄放装置。）
轴的强度校核方法
第二章 轴的强度校核方法 2.2常用的轴的强度校核计算方法 进行轴的强度校核计算时，应根据轴的具体受载及应力情况，采取相应的计算方法，并恰当地选取其许用应力。 对于传动轴应按扭转强度条件计算。 对于心轴应按弯曲强度条件计算。 对于转轴应按弯扭合成强度条件计算。 2.2.1按扭转强度条件计算： 这种方法是根据轴所受的扭矩来计算轴的强度，对于轴上还作用较小的弯矩时，通常采用降低许用扭转切应力的办法予以考虑。通常在做轴的结构设计时，常采用这种方法估算轴径。 实心轴的扭转强度条件为： 由上式可得轴的直径为 为扭转切应力，MPa 式中： T 为轴多受的扭矩，N ·mm T W 为轴的抗扭截面系数，3m m n 为轴的转速，r/min P 为轴传递的功率，KW d 为计算截面处轴的直径，mm 为许用扭转切应力，Mpa ，][r τ值按轴的不同材料选取，常用轴的材料及][r τ值见下表： T τn P A d 0 ≥[]T T T d n P W T ττ≤2.09550000≈3=[]T τ
空心轴扭转强度条件为： d d 1 = β其中β即空心轴的内径1d 与外径d 之比，通常取β=0.5-0.6 这样求出的直径只能作为承受扭矩作用的轴段的最小直径。例如，在设计一级圆柱齿轮减速器时，假设高速轴输入功率P1=2.475kw ，输入转速n1=960r/min ，则可根据上式进行最小直径估算，若最小直径轴段开有键槽，还要考虑键槽对轴的强度影响。 根据工作条件，选择45#钢，正火，硬度HB170-217，作为轴的材料，A0值查表取A0=112，则 mm n P A d 36.15960 475 .2112110 min =?== 因为高速轴最小直径处安装联轴器，并通过联轴器与电动机相连接，设有一个键槽，则： mm d d 43.16%)71(36.15%)71(min ' min =+?=+= 另外，实际中，由于减速器输入轴通过联轴器与电动机轴相联结，则外伸段轴径与电动机轴径不能相差太大，否则难以选择合适的联轴器，取电动机轴d d 8.0'min =，查表，取mm d 38=电动机轴,则： mm d d 4.3038*8.08.0' min ===电动机轴 综合考虑，可取mm d 32'min = 通过上面的例子，可以看出，在实际运用中，需要考虑多方面实际因素选择轴的直径大小。 2.2.2按弯曲强度条件计算： 由于考虑启动、停车等影响，弯矩在轴截面上锁引起的应力可视为脉动循环变应力。 则 其中： M 为轴所受的弯矩，N ·mm ][7.1][≤1-0σσσ== W M ca
卧式容器
JB/T4731-2005 <<钢制卧式容器>> 1.适用范围 JB/T 4731—2005《钢制卧式容器》相对于原来GB l50—1989第8章作了部分修订，如：取消圈座支承，增加鞍座轴向弯曲强度校核及附录A《有附加载荷作用时卧式容器的强度汁算》等。 JB/T 4731适用于设计压力不大于35MPa，在均布载荷作用下，由两个对称的鞍式支座支承的常压及受压卧式容器，它不适用于： ——直接火焰加热及受核辐射作用的卧式容器； ——经常搬运的卧式容器； ——带夹套的卧式容器； 一一作疲劳分析的卧式容器：
卧式容器设计是先根据操作压力(内压、外压)确定壁厚，再依据自重、风、地震及其他附加载荷来校核轴向、剪切、周向应力及稳定性， 卧式容器设计还包括支座位置的确定及支座本身的设计。 2.术语和定义 .操作压力 .设计压力 .计算压力 .试验压力 设计温度 工作温度 试验温度 计算厚度 设计厚度
名义厚度 有效厚度 3设计的一般规定 3.1 设计压力的确定： （a）设计压力值应不低于操作压力； （b）装有超压泄放装置时，设计压力按GB150附录B确定设计压力； (c)液化气体，液化石油气的卧式容器，按《容规》规定确定设计压力； (d)真空容器的设计压力按承受外压考虑，当装用安全控制装置时，设计压力取1.25倍的最大内外压差或0.1Mpa两者的较低值；当无安全控制装置时，设计压力取0.1Mpa。 3．2设计温度的确定： (a)设计温度不低于元件金属在工作时可能达到的最高温度。对于0度以下的金属温度,设计温度不应高于元件金属在工作时可能达到的最低温度。铭牌上应标志设
轴的强度校核例题及方法
1.2 轴类零件的分类 根据承受载荷的不同分为： 1）转轴：定义：既能承受弯矩又承受扭矩的轴 2）心轴：定义：只承受弯矩而不承受扭矩的轴 3）传送轴：定义：只承受扭矩而不承受弯矩的轴 4）根据轴的外形，可以将直轴分为光轴和阶梯轴； 5）根据轴内部状况，又可以将直轴分为实心轴和空。 1.3轴类零件的设计要求 ⑴轴的工作能力设计。 主要进行轴的强度设计、刚度设计，对于转速较高的轴还要进行振动稳定性的计算。 ⑵轴的结构设计。 根据轴的功能，轴必须保证轴上零件的安装固定和保证轴系在机器中的支撑要求，同时应具有良好的工艺性。 一般的设计步骤为：选择材料，初估轴径，结构设计，强度校核，必要时要进行刚度校核和稳定性计算。 轴是主要的支承件，常采用机械性能较好的材料。常用材料包括： 碳素钢：该类材料对应力集中的敏感性较小，价格较低，是轴类零件最常用的材料。 常用牌号有：30、35、40、45、50。采用优质碳素钢时应进行热处理以改善其性能。受力较小或不重要的轴，也可以选用Q235、Q255等普通碳钢。 45钢价格相对比较便宜，经过调质（或正火）后，可得到较好的切削性能，而且能获得较高的强度和韧性等综合机械性能，淬火后表面硬度可达45-52HRC，是轴类零件的常用材料。 合金钢具有更好的机械性能和热处理性能，可以适用于要求重载、高温、结构尺寸小、重量轻等使用场合的轴，但对应力集中较敏感，价格也较高。设计中尤其要注意从结构上减小应力集中，并提高其表面质量。40Cr等合金结构钢适用于中等精度而转速较高的轴类零件，这类钢经调质和淬火后，具有较好的综合机械性能。 轴承钢GCr15和弹簧钢65Mn，经调质和表面高频淬火后，表面硬度可达50-58HRC，并具有较高的耐疲劳性能和较好的耐磨性能，可制造较高精度的轴。 精密机床的主轴（例如磨床砂轮轴、坐标镗床主轴）可选用38CrMoAIA氮化
压力容器的强度计算
第章压力容器的强度计算 本章重点要讲解内容： （）理解内压容器设计时主要设计参数（容器内径、设计压力、设计温度、许用应力、焊缝系数等）的意义及其确定原则； （）掌握五种厚度（计算壁厚、设计壁厚、名义壁厚、有效壁厚、最小壁厚）的概念、相互关系以及计算方法；能熟练地确定腐蚀裕度和钢板负偏差； （）掌握内压圆筒的厚度设计； （）掌握椭圆封头、锥形封头、半球形封头以及平板封头厚度的计算。 （）熟悉内压容器强度校核的思路和过程。 第一节设计参数的确定 、我国压力容器标准与适用范围 我国现执行－“钢制压力容器”国家标准。该标准为规则设计，采用弹性失效准则和稳定失效准则，应用解析法进行应力计算，比较简便。 《钢制压力容器—分析设计标准》，其允许采用高的设计强度，相同设计条件下，厚度可以相应地减少，重量减轻。其采用塑性失效准则、失稳失效准则和疲劳失效准则，计算比较复杂，和美国的标准思路相似。 、容器直径（） 考虑压制封头胎具的规格及标准件配套选用的需要，容器筒体和封头的直径都有规定。对于用钢板卷制的筒体，以内径作为其公称直径。 表压力容器的公称直径（） 如果筒体是使用无缝钢管直接截取的，规定使用钢管的外径作为筒体的公称直径。 表无缝钢管制作筒体时容器的公称直径（）
、设计压力（） （）相关的基本概念（除了特殊注明的，压力均指表压力） ?工作压力：在正常的工作情况下，容器顶部可能达到的最高压力。 ①由于最大工作压力是容器顶部的压力，所以对于塔类直立容器，直立进行水压试 验的压力和卧置时不同； ②工作压力是根据工艺条件决定的，容器顶部的压力和底部可能不同，许多塔器顶 部的压力并不是其实际最高工作压力（）。 ③标准中的最大工作压力，最高工作压力和工作压力概念相同。 ?设计压力指设定的容器顶部的最高压力，与相应的设计温度一起作为设计载荷条 件，其值不低于工作压力。 ①对最大工作压力小于的内压容器，设计压力取为； ②当容器上装有超压泄放装置时，应按“超压泄放装置”的计算方法规定。 ③对于盛装液化气体的装置，在规定的充满系数范围内，设计压力由工作条件下，可 能达到的最高金属温度确定。（详细内容，参考，附录（标准的附录），超压泄 放装置。） ?计算压力是新增加的内容，是指在相应设计温度下，用以确定元件厚度的压 力，其中包括液柱静压力，当静压力值小于％的设计压力时，可略去静压力。 ①注意与对设计压力规定的区别； 《钢制压力容器》规定设计压力是指在相应设计温度下，用以确定容器壳壁计算厚度的压力，亦是标注在铭牌上的设计压力，取略高或等于最高工作压力。当容器受静压力值大于％设计压力时，应取设计压力与液柱静压力之和进行元件的厚度计算。 使许多设计人员误将设计压力和液柱静压力之和作为容器的设计压力。 ②一台设备的设计压力只有一个，但受压元件的计算压力在不同部位可能有所变化。 ③计算压力在压力容器总图的技术特性中不出现，只在计算书中出现。 、设计温度（） 设计温度是指容器在正常工作情况下，在相应的设计压力下，设定的受压元件的金属温度。主要用于确定受压元件的材料选用、强度计算中材料的力学性能和许用应力，以及热应力计算时设计到的材料物理性能参数。 ●设计温度不得低于元件金属在工作状态可能达到的最高温度； ●当设计温度在℃以下时，不得高于元件金属可能达到的最低温度； ●当容器在各部分工作状态下有不同温度时，可分别设定每一部分的设计温度； 、许用应力( ) 许用应力是以材料的极限应力除以适当的安全系数，在设计温度下的许用应力的大小，直接决定容器的强度，对钢板、锻件、紧固件均规定了材料的许用应力。 表钢制压力容器中使用的钢材安全系数
压力容器强度计算公式及说明
压力容器壁厚计算及说明 一、压力容器的概念 同时满足以下三个条件的为压力容器，否则为常压容器。 1、最高工作压力P ：9.8×104Pa ≤P ≤9.8×106Pa ，不包括液体静压力； 2、容积V ≥25L ，且P ×V ≥1960×104L Pa; 3、介质：气体，液化气体或最高工作温度高于标准沸点的液体。 二、强度计算公式 1、受内压的薄壁圆筒 当K=1.1～1.2，压力容器筒体可按薄壁圆筒进行强度计算，认为筒体为二向应力状态，且各受力面应力均匀分布，径向应力σr =0，环向应力σt =PD/4s ，σz = PD/2s ，最大主应力σ1＝PD/2s ，根据第一强度理论，筒体壁厚理论计算公式， δ理＝ P PD －σ][2 考虑实际因素， δ＝P PD φ－σ][2+C 式中，δ—圆筒的壁厚（包括壁厚附加量），㎜； D — 圆筒内径，㎜； P — 设计压力，㎜； [σ] — 材料的许用拉应力，值为σs /n ，MPa ； φ— 焊缝系数，0.6～1.0； C — 壁厚附加量,㎜。 2、受内压P 的厚壁圆筒 ①K ＞1.2，压力容器筒体按厚壁容器进行强度计算，筒体处于三向应力状态，且各受力面应力非均匀分布（轴向应力除外）。 径向应力σr ＝--1(2 22a b Pa 22 r b ） 环向应力σθ＝+-1(222a b Pa 22 r b ） 轴向应力σz =2 22 a b Pa - 式中，a —筒体内半径，㎜；b —筒体外半径，㎜； ②承受内压的厚壁圆筒应力最大的危险点在内壁，内壁处三个主应力分别为： σ1＝σθ＝P K K 1 122-+ σ2=σz =P K 11 2-