【文章內(nèi)容簡介】 弦長2=2Rsinβ12=弧長2=πR2β2+β1180=615062180=弦長2=2Rsinβ12+β2=12300sin31=弧長1=2Rcosβ12sinβ12+β2A==(對角線弦長與弧長的最大間距：A=1sin2(β12)sin2(β12+β2)= )弧長1=πR90arcsin?(12R)=弦長1=2Rsinβ12cosβ12+β2A=26150=弧長1=πR90arcsin?(12R)=615090arcsin?()=弦長=L12+12=+=弧長=πR90arcsin02R=(2)極側(cè)板（）尺寸計算 極側(cè)板弧長1=2Rcosβ12sinβ12+β2A==弧長1=πR90arcsin?(12R)=弧長2=πR90arcsin?(22R)=615090arcsin?()=弦長2=2Rsinβ12+β2H=12300= mm弧長2=πRβ2180=615014180=弦長2=2Rsinβ22=12300sin7=弦長1=2Rsinε12=12300sin?()=弧長1=πR180ε1=6150180=弦長=12+1=弧長=πR90arcsin22R==ε1=arcsin22Rarcsink2R= =k=2Rcosβ12sinβ12+β2A== 4. 極邊板（見圖 ）尺寸計算 極邊板弧長1=2Rcosβ02=弧長1=πR2cosβ02=6150cos252=弧長2=πRα4180=6150=弦長2=2Rsin(α32)=26150sin()=弧長3=πR90arcsin?(32R)=弦長3=2Rsinβ22+β2H=26150=弧長2=πRβ3180=615014180=弦長2=2Rsinβ32=12300sin7=弦長1=2Rsina22=12300sin?12=弧長1=πR180a2=615018024=弦長=13+12 =+=弧長=πR90arcsin2R==式中：a2=180β02arcsin02R= =24a3=90β02+arcsinM2R=65+arcsin895912300=a4=2arcsin22sin?(a32)=M=22Rsin31H=226150=5. 溫帶板() 溫帶板弧長7=2πRncos45=12300=弦長7=2Rcos45sin18020=弦長8=2Rcosβ+α2sin?(πn)=12300cos502sin9=弧長8=2πRncosβ+α2=1230020cos25=弦長9=2Rcosasin?(πn)=12300cos5sin9=弧長9=2πRncosa=1230020cos5=弦長5=78+B2 =+=弧長5=2Rarcsin52R=12300=弧長8=2Rsin(20176。)=弦長8=6150=4305mm 球殼 （1）球殼設計載荷設計時，考慮了以下載荷：①設計壓力；②球罐自重以及正常操作條件或試驗條件下內(nèi)裝介質(zhì)的重力載荷；③液體靜壓力；④附件重量；⑤雪載荷；⑥風載荷；⑦地震載荷；具體計算結(jié)果參見計算書。（2）厚度附加量C C= C1 + C2 C1—鋼板負偏差 mm C1 = [17]C2—腐蝕余量 mm C2 = C= mm（3）許用應力根據(jù)GB15098中表41，16MnR厚度＞16~36mm，強度極限 b=470 MPa 屈服極限 s=305 MPa常溫許用應力 t=157 MPa（4 ）焊縫系數(shù)球殼全部焊縫采用雙面焊全焊透結(jié)構(gòu)，100%無損探傷，按GB1233798和GB15098規(guī)定要求，取焊縫系數(shù)=。 球罐連接結(jié)構(gòu)形式的確定。在GB12337標準中推薦了四種正切式支柱與球罐連接結(jié)構(gòu)型式，目前主要是采用加托板的結(jié)構(gòu)和U形上支柱加連接板結(jié)構(gòu)型式。大型球罐采用加托板支柱還是U形支柱更好一直有所爭議。由于加托板結(jié)構(gòu)制造工藝簡單，已被大多數(shù)制造廠采用，設計和制造技術(shù)比較成熟，本次設計采用加托板連接結(jié)構(gòu)。 支柱結(jié)構(gòu)支柱采用無縫鋼管，無縫鋼管的選擇根據(jù)文獻[18]選擇，整體制造，支柱材料采用?4269mm的10號鋼制造，連接焊縫采用全熔透結(jié)構(gòu)。支柱頂部設有球形防雨蓋板。支柱上設置了易熔塞，火災時，通氣用。 拉桿設計采用可調(diào)式拉桿結(jié)構(gòu)。 支柱和拉桿設計計算支柱和拉桿的設計計算遵循[5]～。設計計算結(jié)果見計算書。第3章 球罐的工藝尺寸及強度設計 球殼計算 球罐結(jié)構(gòu)參數(shù)簡圖 設計條件設計壓力: = MPa設計溫度：T= 50 ℃球殼材料密度ρ1：7850 水壓試驗壓力： 球殼內(nèi)直徑： ( 1000m3 )液化石油氣密度ρ2：水的密度ρ3：1000 充裝系數(shù)：地震設防烈度：6 度基本風壓值：q0 = 300 N/m2支柱數(shù)目： n = 10支柱選用 4269鋼管 拉桿選用56圓鋼球罐建造場地：Ⅱ類場地土，近震，B類地區(qū) 計算壓力 通常情況下，計算壓力等于設計壓力加上液柱靜壓力[15]計算壓力 Pc=設計壓力P+液柱靜壓力P1設計壓力P=液體靜壓力P1=ρ2gH H= H=γRi 當K= γ= γ系數(shù)[1] 液柱靜壓力P1=ρ2gH =560=104MpaP1P=106=3%≤5%當元件所承受的液柱靜壓力小于5%設計壓力時，可忽略不計[1]所以計算壓力Pc= 球殼厚度計算計算厚度：δ=PCDi4σt?PC =123004=≤[σ]t?=157=計算厚度：δ=設計厚度：δd=δ+C2=+=名義厚度：δn=δd+C1=+= 向上圓整后=38mm 球罐質(zhì)量計算球殼平均直徑：Dcp=12300+δn22=12338mm球殼外徑：Do=12376mm球殼質(zhì)量： M1=πDcp2δnρ1109 =123382387850109=142585kg物料質(zhì)量： M2=π6Di3ρ2K109 =π6123003560109=490822kg液壓實驗時液體的質(zhì)量： M3=π6Di3ρ3109 =π61230031000109=973854kg積雪質(zhì)量：m4=0保溫層質(zhì)量：m5=0支柱和拉桿的質(zhì)量：m6=8500kg附件質(zhì)量：m7=6500kg操作狀態(tài)下的球罐質(zhì)量：m0= m1+m2+m4+m5+m6+m7 =142585+490822+0+0+8500+6500 =648407kg液壓試驗狀態(tài)下的球罐質(zhì)量：mT= m1+m3+m6+m7 =142585+973854+8500+6500 =1131439kg球罐最小質(zhì)量：mmin= m1+m6+m7 =142585+8500+6500 =157585kg 地震載荷計算 自振周期支柱底板底面至球殼中心的距離：H O=8000mm 支柱數(shù)目：n=10支柱材料10鋼的常溫彈性模量：E S=192103 MPa 支柱外直徑：d O=426mm 支柱內(nèi)直徑：d i=408mm 支柱橫截面的慣性矩： I = ( do4di4 ) = ( 42624082 ) = 108 mm4 支柱底板底面至拉桿中心線與支柱中心線交點處的距離：l = 5500 mm拉桿影響系數(shù)： ξ= 1lH O232lH O =15500800023255008000= 球罐的基本自震周期： T = =π64840780003103310192103108= 地震力 綜合影響系數(shù)：CZ=地震影響系數(shù)的最大值：αmax= (中度） (查[5]表15得) 特征周期：Tg= (查[5]表16得) 對應于自振周期T的地震影響系數(shù)： α=== 球罐的水平地震力： Fe= CZαm0g = 648407 = 105N 風載荷計算 風載形體系數(shù)：K1 = 系數(shù)ξ1 = （按[5]表15選取內(nèi)插法） 風振系數(shù)：K2 = 1 + = 1 + = 10m高度處的基本風壓值：q0 = 300 N/m2 支柱底板底面至球殼中心的距離：H0 = 8m 風壓高度變化系數(shù)：f1 = （按[5]表18選取） 球罐附件增大系數(shù)：f2 = 球罐的水平風力： Fw=π4DO2K1K2qof1f2106 = π4123762300106 =104N 彎矩計算 ( Fe + Fw )與Fw的較大值Fmax： Fe + Fw = 105+104=105N Fw = 105N Fmax = 105N 力臂： L = HO l = 8000 5500= 2500 mm 由水平地震力和水平風力引起的最大彎矩： Mmax = Fmax L =1052500 = 109 N/mm 支柱計算 單個支柱垂直載荷（1）重力載荷 操作狀態(tài)下的重力載荷： G0 = = = 105 N 液壓試驗狀態(tài)下的重力載荷： GT = = = 106 N （2）支柱的最大垂直載荷 支柱中心圓半徑：R = Ri = 6150 mm； 最大彎矩對支柱產(chǎn)生的垂直載荷的最大值：（按[5]表19計算） Fimax = = = 104 N拉桿作用在支柱上的垂直載荷的最大值： （按[5]表19計算） Pijmax= == 105 N 以上兩力之和的最大值(按GB1233798表17計算)： ( Fi + Pij )max = + = + = 105 N 組合載荷 操作狀態(tài)下支柱的最大垂直載荷： W0 = G0 + ( Fi+Pij )max =105 + 105 = 105 N 液壓試驗狀態(tài)下支柱的最大垂直載荷： WT = GT + ( Fi+Pij )max = 106 + 105 = 106 N 單個支柱彎矩 （1）偏心彎矩 操作狀態(tài)下赤道線的液柱高度： hoe= = 液壓試驗狀態(tài)下赤道線的液柱高度：hTe = 6150mm 操作狀態(tài)下物料在球殼赤道線的液柱靜壓力： Poe = hoeρ2 g109 = 3740560109 = MPa 液壓試驗狀態(tài)下液體在赤道線的液柱靜壓力： PTe=hTeρ3 g109 = 61501000109 = MPa 球殼的有效厚度：δe=δC== mm； 操作狀態(tài)下物料在球殼赤道線的薄膜應力： 0e= ==156 MPa 液壓試驗狀態(tài)下液體在球殼赤道線的薄膜應力： Te= = = MPa 球殼內(nèi)半徑：Ri= 6150mm 球殼材料的泊松比：μ= 球殼材料16MnR的彈性模量：E= 206103 MPa； 操作狀態(tài)下支柱的偏心彎矩： M01 = ( 1 μ )= ( 1 ) = 106 Nmm 液壓試驗狀態(tài)下支柱的偏心彎矩： MT1 = ( 1 μ )= ( 1 ) = 106 Nmm （2）附加彎矩 操作狀態(tài)下支柱的偏心彎矩： M02 =(1μ)=( ) = 108 Nmm 液壓試驗狀態(tài)下支柱的偏心彎矩： MT2 =(1μ)=( ) = 107 Nmm （3）總彎矩 操作狀態(tài)下支柱的總彎矩： M0 = M01 + M02 = 106 + 107 = 107 Nmm 液壓試驗狀態(tài)下支柱的總彎矩： MT = MT1 + MT2 = 106 + 107 = 107