【導讀】近年來，我國在石油化工，合成氨，城市燃氣的建設中，大型化球形。容器得到了廣泛應用。這次設計主要按照GB12337—1998《鋼制球形儲罐設計》進行設計。其中第一部分介紹了球罐的發(fā)展狀況和應用場合、材料選擇、球罐設計、結。構確定、強度計算、繪圖等內容。計方法、結構分析、標準規(guī)定等方面進行了系統(tǒng)的闡述。本球罐在的設計壓力、常溫的設計溫度下設計，設計厚度為46mm。壓力試驗采用水壓試驗，水壓試驗壓力為。球殼材料選Q345R,支柱采用。赤道正切式支柱式支承。為了承受風載荷和地震載荷，保證球罐的穩(wěn)定性，在支。柱之間設置拉桿相連，球殼采用的是三帶混合式，球殼分塊少，板材利用率高，量易于保證，拉桿結構采用可調節(jié)式拉桿，使球罐平衡易于調節(jié)。

　　

【正文】 力載荷 操作狀態(tài)下的重力載荷 : 600 1031111. 4 9. 81 1 . 0 1 1 1 010mgGNn ?? ? ? ? 液壓試驗狀態(tài)下的重力載荷： 61753960. 4 9. 81 1 . 7 2 1 010TT mgn ?? ? ? ? 支柱的最大垂直載荷 支柱中心圓半徑 : 7100iR R mm?? 最大彎矩對支柱產生的垂直載荷的最大值 (按 GB 123371998 表 19 計算 )： 拉桿作用在支柱上的垂直載荷的最大值 (按 GB 123371998 表 19 計算 )： 以上兩力之和的最大值 (按 GB 123371998 表計算 )： ? ? m a x m a xm a x950. 11 76 0. 30 781. 37 6 10 64 00 43 01 47 .60. 11 76 0. 30 7871 00 71 001. 42 1 10i i jM lFFPRRN?? ? ???? ? ? ??? 組合載荷 操作狀態(tài)下支柱的最大垂直載荷： ? ? 6 5 600 m a x 1 .0 1 1 1 0 1 .4 2 1 1 0 1 .1 5 3 1 0i i jW G F P N?? ? ? ? ? ? ? ? ? 液壓試驗狀態(tài)下支柱的最大垂直載荷： ? ? m a xm a x46560. 34. 39 3 101. 72 0 10 0. 3 1. 42 1 1043 01 47 .61. 72 4 10wT T i i jFW G F PFN?? ? ??? ? ? ? ? ??? 單個支柱彎矩 ?偏心彎矩 操作狀態(tài)下赤道線的液柱高度 : 液壓試驗狀態(tài)下赤道線的液柱高度 : 操作狀態(tài)下物料在赤道線的液柱靜壓力： 液壓試驗狀態(tài)下液體在赤道線的液柱靜壓力： 球殼的有效厚度： 操作狀態(tài)下球殼赤道線的薄膜應力 : 液壓試驗狀態(tài)下球殼赤道線的薄膜應力 : 球殼內半徑 : 7100jR mm? 球殼材料的泊松比 : ?? 球殼材料 Q345R 的彈性模量 : 3E= 20 6 10 MPa? 操作狀態(tài)下支柱的偏心彎矩 : ? ? ? ?6 601 31 4 4 . 3 7 7 1 0 0 1 . 1 5 3 1 01 1 0 . 3 4 . 1 5 1 0 .2 0 6 1 0o e i oRWM N m mE? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ?? 液壓試驗狀態(tài)下支柱的偏心彎矩 : ? ? ? ?6 61 31 9 0 . 6 8 7 1 0 0 1 . 7 2 4 1 01 1 0 . 3 7 . 9 0 7 1 0 .2 0 6 1 0T e i TT RWM N m mE? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ?? ?附加彎矩 操作狀態(tài)下支柱的附加彎矩 : ? ? ? ?3 702 2 2 306 6 1 9 1 1 0 5 5 2 3 7 0 5 6 0 . 0 7 1 0 0 1 4 4 . 3 71 1 0 . 3 2 . 6 5 1 1 0 .9 6 0 0 2 0 6 1 0s o e iE I RM N m mHE ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ???液壓試驗狀態(tài)下支柱的附加彎矩 : ? ? ? ?3 72 2 2 306 6 1 9 1 1 0 5 5 2 3 7 0 5 6 0 7 1 0 0 1 9 0 . 6 81 1 0 . 3 3 . 3 7 8 1 0 .9 6 0 0 2 0 6 1 0s T e iT E I RM N m mHE ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ???? 總彎矩 操作狀態(tài)下支柱的總彎矩 712 66 10 .o o oM M M N m m? ? ? ? 液壓試驗狀態(tài)下支柱的總彎矩 712 4 .1 6 8 1 0 .T T TM M M N m m? ? ? ? 支柱穩(wěn)定性校核 計算長度系數(shù) : 3 1k? ?單個支柱的橫截面積： ? ? ? ?2 2 2 2 20A = 5 3 0 5 1 0 1 6 3 3 6 . 344 id d m m??? ? ? ? 支柱的慣性半徑： 552370560 1 8 3 .91 6 3 3 6 .3i Ir m mA? ? ? 支柱長細比： 30 1 9 6 0 0 5 2 .2 11 8 3 .9iKHr? ?? ? ? 支柱材料 16MnR 鋼的常溫屈服點 : s =245 MPa? 支柱換算長細比： 35 2 . 2 1 2 4 5 0 . 6 01 9 1 1 0ssE??? ??? ? ? ?? ?? 系數(shù)： 23= , =?? 彎矩作用平面內的軸心受壓支柱穩(wěn)定系數(shù)： 等效彎矩系數(shù) : m=1? 截面塑性發(fā)展系數(shù) : =? 單個支柱的截面系數(shù) : 歐拉臨界力 : 232 72 21 9 1 1 0 1 6 3 3 6 . 3 1 . 1 2 9 1 05 2 . 2 1SEX EAWN?? ? ? ? ?? ? ? ? 支柱材料的許用應力 : ? ? 245 1 6 3 . 3 3 M P a1 . 5 1 . 5sc ?? ? ? ? 操作狀態(tài)下支柱的穩(wěn)定性校核： ? ?66671 53 10 1 53 10 89 55 16 33 53 10 5 20 84 41 1 29 1089 .82 M P ao m op oexcWMA WZW????????????? ? ???? ?? ?? ? ? ???????? 液壓試驗狀態(tài)下支柱的穩(wěn)定性校核 : ? ?66671 24 10 1 24 10 89 55 16 33 24 10 5 20 84 41 1 29 1013 7 M P amTTp TEXcMWA WZW????????????? ? ???? ?? ?? ? ? ???????? 支柱穩(wěn)定性校核通過 地腳螺栓計算 ?拉桿作用在支柱上的水平力 拉桿和支柱間的夾角 : 180 1802 . si n 2 710 0 si n 10a r c a r c 46400oooR ntg tgl? ??? ? ? 拉桿作用在支柱上的水平力 : ? ? 5m a x 1 .2 5 5 1 0 3 4 .4 4 8 6 0 2 7 .5oc ijF P tg tg N??? ? ? ? ? ?支柱底板與基礎的摩擦力 : 支柱底板與基礎的摩擦系數(shù) : ? 支柱底板與基礎的摩擦： m i n 2 5 4 7 4 6 . 3 9 . 8 10 . 3 7 4 9 4 6 . 210ss mgF f Nn ?? ? ? ? ?地腳螺栓 因 scFF 球罐必須設置地腳螺栓 每個支柱上的地腳螺栓個數(shù) : dn=2 地腳螺栓材料 : sQ235 A , =235 M P a? 地腳螺栓材料的許用剪切應力 : ? ? 0. 4 0. 4 23 5 94 MPasB??? ? ? ? 地腳螺栓的螺紋小徑 : ? ? 8 6 0 2 7 . 5 7 4 9 4 6 . 21 . 1 3 1 . 1 3 3 1 1 . 72 9 4csBB d BFFd C m mn ?? ?? ? ? ? ? ?? 選取 M36 的地腳螺栓。 支柱底板 圖 42 支柱與底板簡圖 支柱底板直徑 基礎采用 鋼筋混凝土 ，其許用壓應力 : 地腳螺栓直徑 :d=36mm 支柱底板直徑 : 選取底板直徑 : 860bD mm? 底板厚度 底板的壓應力 : 6m a x224 4 1 . 7 2 4 1 0 2 . 9 7860bc bW M P aD? ?? ??? ? ?? 底板外邊緣至支柱外表面的距離 : 8 6 0 5 3 0 1652bl m m??? 底板材料 :Q235B 215MPas? ? 底板材料的許用彎曲應力 : ? ? 215 1 4 3 .3 M P a1 .5 1 .5sb ?? ? ? ? 底板的腐蝕裕量 : 3bC mm? 底板厚度 : ? ? 2 23 3 165 3 c bbb bl C mm?? ? ??? ? ? ? ? 選取底板厚度 : 45b mm? ? 拉桿計算 拉桿螺紋小徑的計算 拉桿的最大拉力 : ? ? 5m a x 1 . 2 5 5 1 0 1 5 2 1 3 1 . 3c o s c o s 3 4 . 4 4ijT oPFN?? ?? ? ? 拉桿材料 : 20 =215M P a? s鋼 管 拉桿材料的許用應力 : ? ? 215 1 4 3 .3 M P a1 .5 1 .5sT ?? ? ? ? 拉桿的腐蝕裕量： 2TC mm? 拉桿螺紋小徑： ? ? 1 5 2 1 3 1 . 31 . 1 3 1 . 1 3 2 3 8 . 8 1 41 4 3 . 3TTT TFd C m m?? ? ? ? ? ? 選取拉桿的螺紋公稱直徑為 M48 銷子直徑 銷子材料 35， =265MPa?s 銷子材料的許用剪切應力： ? ? p 0 .4 0 .4 2 6 5 1 0 6 M Pas??? ? ? ? 銷子直徑： ? ? 1 5 2 1 3 1 . 30 . 8 0 . 8 3 0 . 3106Tp PFd m m?? ? ? ? 選取銷子直徑 : 31pd mm? 耳板厚度 耳板材料 : sQ235 B . 225 M P a? ? 耳板材料的許用壓應力 : ? ? 225 2 0 4 .5 M P a1 .1 1 .5sc ?? ? ? ? 耳板厚度 : ? ? 1 5 2 1 3 1 . 3 2 3 . 9 93 1 2 0 4 . 5Tc p cF mmd? ?? ? ?? 選取耳板厚度為 22mm 翼板材料 : 39。sQ235 B , =235MP a? 翼板厚度 : 39。s 2 3 . 9 9 2 2 5 1 1 . 4 92 2 2 3 5csa mm??? ? ?? ? ?? 選取翼板厚度為 :11mm A焊縫單邊長度 : 1 500L mm? A焊縫焊腳尺寸 : 1 10S mm? 支柱或耳板材料屈服點的較小值 : 205MPas? ? 角焊縫系數(shù) : ?? 焊縫許用剪切應力： ? ? 0. 4 0. 4 20 5 0. 6 49 M PasaW? ? ?? ? ? ? ? 耳板與支柱連接焊縫 A 的剪切應力校核 : ? ?11 1 5 2 1 3 1 . 3 2 1 . 5 8 M P a1 . 4 1 1 . 4 1 5 0 0 1 0T WF LS ?? ? ??? B焊縫單邊長度 : 2 200L mm? B焊縫焊腳尺寸 : 2 10S mm? 拉桿或翼板材料屈服點的較小值 : 焊縫許用剪切應力 : ? ? 0. 4 0. 4 21 5 0. 6 52 M PasaW? ? ?? ? ? ? ? 拉桿與翼板連接焊縫 B 的剪切應力校核： ? ?22 1 5 2 1 3 1 . 3 2 6 . 9 7 M Pa2 . 8 2 2 . 8 2 2 0 0 1 0T WF LS ?? ? ??? 圖 43 拉桿連接示意圖 支柱與球殼連接最低點 a 的應力校核 （如圖 44 所示） 支柱與球殼連接焊縫單邊的弧長 : 球殼 a點處的有效厚度 : 操作狀態(tài)下 a 點的剪切應力 : 液壓試驗狀態(tài)下 a 點的剪切應力 : ? ? 464m a xm a x4. 39 3 100. 3 1. 72 10 0. 3 3. 87 7 1043 01 47 .6 7. 5M P a2 2 26 54 43WTiTW e aFGFFL? ??? ? ? ? ? ?? ? ??? 圖 44 支柱與球殼連接簡圖 a點的緯向應力 操作狀態(tài)下 a 點的液柱高度 : 362 260 0 622 m m? ? ? 液壓試驗狀態(tài)下 a 點的液柱高度 : 710 0 260 0 970 0Tah mm? ? ? 操作狀態(tài)下物料在 a點的液柱靜壓力 : 992 10 62 29 .5 60 2. 6 9. 81 10 0. 03 7 M P aoa oap h g? ??? ? ? ? ? ? ? 液壓試