錐形封頭的計算方法
錐形封頭的結(jié)構(gòu)如下圖所示。對應(yīng)于無折邊和折邊封頭,有下面兩種不同的設(shè)計計算方法。
㈠ 無折邊錐形封頭或錐形筒體
無折邊錐形封頭或錐形筒體適用于錐體半頂角a≤30°。
1. 錐體大端
錐體大端與圓筒連接時,應(yīng)按以下步驟確定連接處錐殼大端的厚度:
a. 以p/([s]tj)與半頂角a的值,查確定錐殼大端連接處的加強圖:當其交點位于曲線之上方時,不必局部加強;當其交點位于曲線下方時,則需要局部加強。
b. 無需加強時,錐體大端壁厚按式(4-36)計算。
(4-36)
c. 需要增加厚度予以加強時,則應(yīng)在錐殼與圓筒之間設(shè)置加強段,錐殼和圓筒加強段厚度須相同,加強段計算壁厚按式(4-37)計算。
(4-37)
式中 Q-應(yīng)力增值系數(shù),與p/([s]tj)與a值有關(guān),由錐殼大端連接處的Q值圖查出,中間值用內(nèi)插法。加強區(qū)長度,錐殼加強段的長度L1不應(yīng)小于;圓筒加強段的長度L不應(yīng)小于。
2. 錐體小端
錐體小端與圓筒連接時,小端錐壁厚設(shè)計:以p/([s]tj)與半頂角a的值,查確定錐殼小端連接處的加強圖,當其交點位于曲線之上方時,不必局部加強。計算壁厚d的計算同大端。當其交點位于圖中曲線下方時,則需要局部加強。其計算壁厚的公式為
(4-38)
式中 Dis-錐體小端內(nèi)直徑,mm; Q-應(yīng)力增值系數(shù),由確定錐殼小端連接處的Q值圖查出。 在任何情況下,加強段的厚度不得小于相連接的錐殼厚度。錐殼加強段的長度L1不應(yīng)小于;圓筒加強段的長度L不應(yīng)小于。
3.無折邊錐殼的厚度
當無折邊錐殼的大端或小端,或大、下端同時具有加強段時,應(yīng)分別按式(4-32)、(4-33)、(4-34)分別確定錐殼各部分厚度。若整個錐形封頭采用同一厚度時,應(yīng)取上述各部分厚度中的大值作為封頭的厚度。
?、?折邊錐形封頭或錐形筒體
采用帶折邊錐體作封頭或變徑段可以降低轉(zhuǎn)角處的應(yīng)力集中。根據(jù)半頂角的大小,分為三種情況:
當錐體大端的半頂角a>30°時,應(yīng)采用帶過渡段的折邊結(jié)構(gòu)。否則應(yīng)按應(yīng)力分析的方法進行設(shè)計。
對于錐體小端,當半頂角a>45°時,須采用帶折邊的錐形封頭。大端折邊錐殼過渡段轉(zhuǎn)角半徑r應(yīng)不小于封頭大端內(nèi)徑Di的10%,小端折邊過渡段轉(zhuǎn)角半徑rs應(yīng)不小于封頭小端內(nèi)徑Dis的5%,且均不小于錐體厚度的3倍。
當錐殼半頂角a>60°時,其厚度可按平蓋計算,也可按應(yīng)力分析的方法進行設(shè)計。
1.錐殼大端
帶折邊錐形封頭大端的壁厚,按過渡段與相接處錐體兩部分分別計算。當整個帶折邊錐形封頭采用同一厚度時,應(yīng)取下述二式計算結(jié)果中的較大值。
a. 過渡段的計算壁厚
(4-39)
式中 K-系數(shù),查表4-12。
b. 與過渡段相接處的錐殼厚度
?。?-40)
式中 f-系數(shù),,其值列于表4-13。
2.錐殼小端
當錐殼半頂角a≤45°時,若采用小端無折邊時,其小端厚度按前述錐體小端厚度計算;如需采用小端有折邊時,其小端過渡段厚度按(4-39)式確定,式中Q值由確定錐殼小端連接處的Q值圖查取。
當錐殼半頂角a>45°,小端過渡區(qū)厚度仍按(4-39)式確定,但式中Q值由錐殼小端帶過渡段連接的Q值圖查取。與過渡段相接的錐殼和圓筒的加強段厚度應(yīng)與過渡段厚度相同。錐殼加強段的長度L1不應(yīng)小于;圓筒加強段的長度L不應(yīng)小于。在任何情況下,加強段的厚度不得小于與其連接處的錐殼厚度。