卧式油罐计算书

《机械设计基础》课程设计

            题 目                            

            所在院（系）                     

            专业班级                         

            学号                             

            学生姓名                         

            指导教师                         

            完成时间                         

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目  录

1 设计总说明    1

1.1      1

 1.2  ………………………………………………………………………………………………………...

2  计算说明书    2

2.1  设计原始数据    2

2.2  油罐尺寸确定    2

2.3  油罐罐壁的设计计算    4

2.3.1  油罐罐壁钢板的尺寸和排板确定    4

2.3.2  罐壁各层钢板厚度的计算    5

2.4   油罐罐底的设计计算    6

2.5   罐顶的设计计算    6

2.5.1  计算载荷（设计压力）的确定    9

  2.5.2  油罐罐顶的校核………………………………………………………………….  参考文献 ……………………………………………………………………… …….    37

附录    38

                   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                        ＝1

腐蚀裕量                        C2＝2mm

筒体内径                        Di1=2600mm

筒体长度                        L=8400mm

封头内径                        Di2=2600mm

主体材料                        16MnR

其设计温度下许用应力            

水压试验压力                    PT=0.125MPa

钢板厚度负偏差                  C1=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

壁厚附加量  C＝C1＋C2＝2＋0.25＝2.25mm

由于最小壁厚规定并且

所以＋C＝5.2＋2.25＝7.45mm

圆整后，实选壁厚mm

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

由于最小壁厚规定并且

壁厚附加量C=C1＋C2＋C3＝0.25＋2＋2＝4.25mm

＋C＝5.2＋4.25＝9.45mm

圆整后实选壁厚＝10mm

2.3  鞍座的选择计算

储罐的总重Q＝Q1+Q2+Q3+Q4

式中：Q1―――罐体重           Q2―――封头重

Q3―――汽油重           Q4―――附件重

2.3.1  罐体重Q1

Dg=2600mm，的筒节，每米设备重量q1=1050kg/m

所以Q1＝Kg

2.3.2  封头重Q2

Dg=2600mm，，直边高度h=40mm的标准椭圆形封头，其重量q2=850kg

所以Q1＝2q2=1700kg

2.3.3  汽油重Q3

Q3=

其中－充料系数，取0.8

V―储罐体积   V＝V封+V筒＝47.85+5.03＝52.88m3

―汽油在200C时的比重为840Kg/m3

于是Kg

2.3.4  附件重Q4

两个人孔约重150kg，其接管重总和按300kg计，于是Q4＝450kg所以设备总重Q＝Q1+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：M1＝F（C1L－A）

支座处的弯矩按下式计算： 

式中Ri----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

C2――系数， 

C3――系数， 

C1――系数， 

所以  M1＝F（C1L－A）＝223.734

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：

MPa

2.9.2.2  在横截面的最低点处：

MPa

以上两式中：P――设计压力MPa

――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：

MPa

在筒体横截面的最低点处的轴向应力用下式计算：

MPa

K1 ，K2为参数，查《化工设备机械基础》表7－6得K1＝0.107，K2＝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=K6FRn计算。

式中：K6――系数，由《化工容器》中图5-55查得：K6=0.055

其它参数同上。

则M=K6FRn

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：Tmax=-K5F计算。

式中：K5――系数，由《化工容器》中查得：鞍座包角º时K5＝0.760

则Tmax=-K5F

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

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：

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

K5――系数，K5＝0.760

b----圆筒的有效长度， mm

所以MPa

鞍座边角处的周向总应力：

因为

则

MPa

根据《化工容器》规定，用圆筒材料在设计温度下的许用应力进行校核；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MPa

MPa

所以满足强度要求。

参考文献

附录