《开孔补强设计.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《开孔补强设计.pdf（16页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、合貶摩險Hefei Un iversity化工机械与设备过程考核之三典型化工设备零件机械设计题目系别：班级：姓名：学号：队别：教师：日期：4MPa 反应釜开孔补强零件设计化学材料与工程系09 化工（4）梅源0903024043Team 36胡科研2011-12-11目录1 前言及概念 .31.1 开孔补强的适应范围和方法. 31.2 满足开孔条件时，可采用的三种补强方法. 31.3 开孔补强的目的.41.4 补强结构（补强元件类型 ） . 41.4.1 加强管补强.41.4.2 整体锻件补强.41.4.3 加强圈的补强.41.5 壳体开孔的有关规定. 51.5.1 允许不补强时开的最大孔直径.
2、51.5.2 壳体上允许开的最大孔直径 dmax.51.6 等面积补强计算方法. 61.6.1 各国压力容器规范主要采用的准则 （ 补强准则的种类 ）. 61.6.2 等面积补强的原则. 61.6.3 等面积补强计算方法. 62 工艺设计 .82.1 设计要求.82.2 连续釜式反应器工艺设计. 82.2.1 单段连续釜式反应器. 82.2.2 反应器直径和高度的计算. 93 机械设计 .93.1 手孔的开孔补强计算. 93.1.1 计算是否需要补强. 103.1.2 计算开孔失去的面积 A. . 103.1.3 计算有效补强面积 A0 . 113.2 进料口的开孔补强计算. 113.2.1
3、计算是否需要补强. 114 补强结构图 .125 总结 .136 参考文献 .131 前言及概念在日常的压力容器设计工作中， 经常会遇到压力容器开孔补强问题。 压力容 器开孔以后， 不仅整体强度受到削弱， 而且还因开孔引起的应力集中造成开孔边 缘局部的高应力， 加上接管上有时还有其他的外载荷所产生的应力及热应力， 而 容器材料、以及开孔结构在制造和焊接过程中又不可避免地会形成缺陷和残余应 力，开孔和接管附近就成为压力容器的薄弱部位， 于是开孔附近就往往成为压力 容器的破坏源一一主要是疲劳破坏和脆性裂口。因此， 按照 GBI50-1998 区钢制压 力容器 的规定，在压力容器设计过程中必须充分考
4、虑开孔的补强问题。1.1开孔补强的适应范围和方法(1) 当其内径 Di 1500mr 时，开孔最大直径 d 1/2Di,且 d 1500mr 时, 开孔最大直径 d I / 3Di，且 d 1000mm(2) 凸形封头或球壳的开孔最大直径 d 1/2Di;锥壳(或锥形封头)的开孔最大直径 d 500MP 啲容器开孔及在低温、高温或受交变载荷的大直径容器开孔。缺点是锻件供应困难，制造繁琐，成本较高， 只在重要的设备中使用。 采用厚壁管补强， 接管的加厚部分处于最大的应为区域内， 比补强 圈更能有效地降低应力集中系数。 这种形式结构简单， 制造与检验都很方便， 但必须保证全 焊透焊接。 对于低合金
5、高强度钢， 由于它比一般低碳钢有较高的缺口敏感性， 所以一般都采 用厚壁管补强型式。(3) 整体加厚壳体补强整体加厚壳体补强结构是以增加整个简体或封头的壁厚来降低开孔附近的应力，其开孔 补强计算可按等面积补强法进行计算。 根据理论和实验分析， 开孔后的应力集中现象有明显的局部性。当简体上开设排孔或封头上开孔较多时，般采用整体加厚壳体补强。1.3开孔补强的目的降低开孔接管处的应力峰值tt因为容器的强度条件max,所以应力峰值降低,设计时降低，n降PcDi低.2Pc1.4补强结构(补强元件类型)1.4.1加强管补强(1) 结构：如下图 1 即在开孔处焊接一段加厚的接管(2)(3)特点：环焊缝少.易
6、探伤，结构简单适用范围：低合金钢，高压设备1.4.2整体锻件补强(1) 结构:如下图 2特点：优点：对焊，易探伤抗疲劳性能好缺点：成本高，加工难(3) 适用范围：高压重要设备1.4.3加强圈的补强 结构：如下图 3 特点：优点：简单，易加工，使用经验丰富缺点：抗疲劳性能差，热应力大，K 大s540MPa补15.适用范围：u38 .n1.5壳体开孔的有关规定1.5.1允许不补强时开的最大孔直径 Pc= 两孔直径和的 2 倍.A 2(i 2) 接管外径 do= 两孔直径和的 2 倍.A 2(!2) 接管外径 doW89mm 接管最小壁厚min满足表内要求.3.1.1计算是否需要补强t已知 Pc=P
7、=4Mpa2.5Mp pDi=1400mm 查 GBI50 表 4 一 I 得 =133MPa 按开孔可能通过焊接接头考虑取 S =O 85,把数据代人上式得：=Pc*Di/ /(2 S -Pc)=4X X1400/ /(2X X133 * 0. .85-4)=25.3mm取 C=C+C2=0+1=1. 0,式中 C 为厚度附加量，mmC 为钢板或钢管的厚度负偏差，mmC2 为腐蚀裕度，mm按照 GBI5I 一 1999反应釜中规定的筒体的最小厚度确定该筒体壁厚为:d = min+C1=6+0=6.0mm考虑腐蚀裕度圆整为n=7mm其中，n为壳体开孔处的名义厚度，mm因为n C=7 1.0=6
8、.0mm2=2X X25.3=50.6mm所以n-C= 两孔直径和的 2 倍.A 2(i 2)由手孔开孔补强计算步骤得：t已知 Pc=P=4Mpa2.5M，d=300mm 查 GBI50 表 4 一 I 得 =264MPa 按开孔可能通过焊接接头考虑取谧=1. 25,把数据代人上式得：=Pc*Di/ /(2 -Pc)=4X X300/ /(2X X264 * 1. .25-4)=1.83mm取 C=C+C2=0+1=1. 0,式中 C 为厚度附加量，mmC 为钢板或钢管的厚度负偏差，mmC2 为腐蚀裕度，mm按照 GBI5I 1999反应釜中规定的筒体的最小厚度确定该筒体壁厚为:d =:min
9、+C1=6+0=6.0mm考虑腐蚀裕度圆整为n=7mm其中，n为壳体开孔处的名义厚度，mm因为n C=7 1.0=6.0mm2 =2X1.83=3.66mm所以n-C 2、一，不需要进行开孔补强4 补强结构图图 1 加强管补强图 2 整体锻件补强 -图 3 补强圈补强5 总结为满足各种工艺和结构上的要求，在高压容器上一般都需要开孔和安装接管。所以针对不同的设备就需要不同的开孔补强设计方法，主要有等面积补强法、弹性应力分析法、极限分析法、PVRC 法、实验屈服法和压力面积法。但无论使用 哪种设计方法，都要遵循以上开孔补强的设计准则。当开孔率超出 GB150 勺规定 范围时，应采用应力分析方法或有
10、成功使用经验的对比试验设计。开孔补强设计是为降低应力集中系数，而作的计算与结构设计，所以在做开孔补强的机械设计时，首先要根据容器开孔位置开孔最大直径确定是否需要开孔补强，补强，如果需要开孔补强则要计算开孔失去的面积，面积等于有效补强面积则开孔补强计算完成，可以进行开孔补强了。若不需要则不必最后计算有效补强面积， 如果开孔失去6 参考文献11 1GBI50-1998，钢制压力容器.【2】喻健良.化工设备机械基础.大连理工大学出版社，304-315.【31 1朱智.简便计算在压力容器开孔补强中的应用【4】杨文玲等.高压容器 3 种开孔补强方法比较自评得分项目文本前言与概述工艺设计机械设计图片内容总结与参考文献总分得分7962018868如有侵权请联系告知删除，感谢你们的配合!