Материал: КУРСОВОЙ ПРОЕКТ Шупранов Д.А.1

Массовая доля элементов, %:С 0,12; Si=0,50-0,80;Mn=1,30-1,70; S 0,040; Р 0,035.

Механические характеристики стали 09Г2С:

• предел текучести _т=345 Н/мм²;

• временное сопротивление разрыву _в=490 Н/мм²;

• относительное удлинение при разрыве =21%.

Допускаемые напряжения, Н/мм²:

где нормативное допускаемое напряжение, Н/мм²;

поправочный коэффициент, учитывающий условия эксплуатации цистерны.

При расчетах цистерн, предназначенных для транспортирования и хранения взрыво- и пожароопасных продуктов

За нормативное допускаемое напряжение принимаем большее из двух значений:

где предел текучести стали, Н/мм².

где временное сопротивление разрыву, Н/мм².

Принимаем .

Тогда допускаемые напряжения:

5 Определение расчетного давления в цистерне

Расчетное давление в цистерне, МПа:

где –давление насыщенных паров нефтепродукта (НП) в зависимости от вида НП, МПа;

–коэффициент вертикальных нагрузок;

–гидростатическое давление, МПа;

–коэффициент горизонтальных нагрузок;

–расчетное динамическое давление, МПа.

Для расчетов принимаем .

Давление насыщенных паров МПа [2].

Гидростатическое давление, МПа:

где – высота налива, м;

– то же, что в формуле (4);

– ускорение свободного падения, .

где – площадь продольного сечения цистерны, м².

Высота налива нефтепродукта:

Гидростатическое давление:

Расчетное динамическое давление, МПа:

где – масса нефтепродукта, кг;

– максимальная скорость, развиваемая автоцистерной, м/с;

7 Расчет основных нагрузок

Кольцевые напряжения от внутреннего давления, МПа:

Растягивающие напряжения для сечения, перпендикулярного оси цистерны, МПа:

Напряжения изгиба от действия распределенной нагрузки, кПа:

где –максимальный изгибающий момент в сечении цистерны, кН м;

–момент сопротивления изгибу, м³.

Максимальный изгибающий момент, кН м:

где –распределенная нагрузка, кН/м.

Распределенная нагрузка, кН/м:

где –масса цистерны, кг.

Принимаем .

Максимальный изгибающий момент:

Момент сопротивления изгибу, м³:

Напряжения изгиба от действия распределенной нагрузки:

8 Приведенное напряжение изгиба

Приведенное напряжение изгиба, МПа:

– тормозной путь автомобиля, м.

Масса нефтепродукта:

Тормозной путь автомобиля:

Расчетное динамическое давление:

Коэффициент горизонтальных нагрузок:

Расчетное давление в цистерне:

6 Расчет толщины стенки цистерны

Толщина стенки цистерны, изготовленной из металла с относительным удлинением δ 22 по ГОСТ Р 50913-96 [4] равна, мм:

где – толщина стенки цистерны;

относительное удлинение данного металла, %.

Для определения найдем эквивалентный диаметр цистерны, м:

_{Так как диаметр более} 1,8 м, принимаем раной 6 мм.

Толщина стенки цистерны:

Следовательно, принимаем толщину стенки =6 мм.

где –суммарное напряжение изгиба в нижней части цистерны, МПа;

–суммарное напряжение изгиба в верхней части цистерны, МПа.

Суммарное напряжение изгиба в нижней части цистерны, МПа:

Суммарное напряжение изгиба в верхней части цистерны, МПа:

Приведенное напряжение изгиба:

Для обеспечения прочности цистерны должно выполняться неравенство:

Условие выполняется.

Растягивающие напряжения в днище цистерны, МПа:

где –толщина днища, м.

Сила давления жидкости на днище цистерны при торможении, Н:

где –сила давления жидкости, МПа;

– полная масса цистерны, кг.

Для расчетов принимаем МПа.

Полная масса цистерны, кг:

Сила давления жидкости на днище цистерны при торможении: