ОГРАЖДЕНИЯ ПАРОВЫХ КОТЛОВ

РАСЧЕТ ОПОРНЫХ КРОНШТЕЙНОВ И ИХ КРЕПЛЕНИЙ

Из схемы установки опорного кронштейна и его креп­ления (рнс. 11-7) видно, что кронштейн нагружен массой кирпичной обмуровки, высота которой в пределах одного пояса кладки обычно ие превышает 3,0 м. Разгру­зочные кронштейны наве­шивают на угольники с ребрами, приваренными к балкам несущей конст­рукции. Условно прини­мается, что каждый крон­штейн нагружен массой приходящегося на него столба обмуровки. Кляме - ры — прнтяжкн для фу­теровки, расположенные в пределах высоты пояса, нагрузки не несут и в рас­чете ие учитываются. Размеры кронштейнов выбираются из конструк­тивных, а сечення — нз технологических сообра­жений и возможности их отливкн.

Произведем поверочный расчет кронштейна типовой обмуровки с обшивкой, пока­занного на рис. 11-7. Опреде­лим массу столба обмуровки (£=3,0 м), приходящуюся на один кронштейн, и положение его центра тяжести, считая от обшивки. Для упрощения все расчеты производим на 1 м длины кладки.

Шамстнан кладка: плотность gi=3,0-0,125-1-1900=712 кг/м; координата центра тяжести Х=70+125+125/2—257 мм, где 70 и 125 — соответственно толщины слоя совелитовой изоляции, диатомо­вого и шамотного кирпичей.

Диатомовая кладка: плотность #2=3,0-0,125-1-600—225 кг/м; координата центра тяжести *2=70+125/2=133 мм.

Совелитовая изоляция: плотность g3=3,0-0,07-1 -400—84 кг/м; координата центра тяжести я3=70/2=35 мм. Линейная плотность обмуровки

Координата центра тяжести

_ Цех 712-25,7 + 225-13,3 + 84-3,5 х = —- = —--- 1 — 21,02 см.

1021

Нагрузка, приходящаяся на один кронштейн при шаге между ними 300 мм,

Р' = 0.30Q — 0,30-1021 я» 306 кгс.

Сила, действующая на один кронштейн с учетом возможной перегрузки п= 1,2,

Р^пр' = ,2-306 = 370 кгс.

Для нахождения вертикальной и горизонтальной реакций в точ­ках опирання кронштейна составляем уравнение равновесия относи­тельно осей координат с началом в точке О (рис. II-8): £лг—0; No—На—0, откуда НА=Н0=Н 2у=0; Va—р=0, откуда VA=p-, 2М=0; p(a--d)—VAd—Hc=0, ио Ул=р, откуда

370-15

—— =462 кгс. с 12

Опасными сечениями кронштейна являются горизонтальное се­чение по а-а и вертикальное по Ъ-Ъ. Вертикальное сеченне более опасно, так как на него действуют моменты от двух сил: М (И) и М (Va), поэтому ограничиваемся проверкой только этого сечения. Нормальная сила в сеченни Ь-Ъ (рнс. 11-8) //=462 кгс. Секущая сила Кл=р=370 кгс. Сумма моментов

2М = //-3,5 + р(7 — 6) = 462.3,5 + 370-1 = 1990 кгс-см.

Геометрическая характеристика сечения кронштейна F=2-25= =50 см2.

Момент сопротивления (см. рис. 11-7).

66» 25-28 W =--- = = 16,7 см3.

6 6

Наибольшее нормальное напряжение в крайних волокнах крон­штейна

Н Ш 462 1990 , 0

Касательное напряжение по сечению кронштейна

Р 370 , „

Г = —-= — = 7,5 кгс/см2.

Г 50

За допускаемое - напряжение на растяжение при изгибе можно принять о-доп=160 кгс/см2, соответствующее рабочей температуре 500°С. Напряжения иа срез незначительны с ннмн можно не счи­таться.

Сечення кронштейнов, расположенных в толще обмуровки, имеют температуры, ненамного превосходящие - температуры обму­ровки в этих сечениях. Объясняется это тем, что форма кронштей­нов способствует хорошей растечке теплоты н охлаждению их по мере удаления от огневой поверхности обмуровки. Для обмуровок
рассмотренного типа сечение кронштейна на линии соприкосновения совелнтовой изоляции с диатомовым кирпичом находится в зоне температур, не превышающих 350—400°С. Поверочный расчет по­казывает, что сечения кронштейна удовлетворяют по прочности за­данным условиям.

Проверим, достаточна ли прочность угольника для навешивания кронштейнов. Предварительный расчет показывает, что установка угольника без подкрепляющих ребер между кронштейнами с шагом 300 мм недостаточна для восприятия нагрузки от кронштейнов, вы­зывающих нзгнб н срез в мес­те приварки к балке. Расчет­ная схема угольника с учетом укрепляющего ребра показана на рис. 11-9. В расчет вводят­ся укрепляющее ребро и часть длины угольника, ограниченная

Значением 106, где 6 —толщина стенки угольника (по пять тол­щин иа сторону от оси симметрии ребра). Считается, что большая длина угольника в работе не участвует.

Проверяются сварные швы в сеченнн С—С, где действуют секу­щая сила <2=р=370 кгс; нормальная сила N=//=462 кгс. Расчетная площадь сварных швов с катетом (Д=6 мм)

= 2 0,7-0,6 (5+ 6) = 9,2см2.

Положение центра тяжести сварных швов относительно осно­вания

- „ 5-2,54-6-5,3

У да 2-0,7-0,6---------------------- !-------- :------- = 4,0 см.

2.0,7-0,6(5 + 6)

Момент инерции швов относительно основания

2-0J4&& 0 0 5 за==177см4 3

Момент инерции швов относительно центра тяжести Ix0 = 1X-FC* ф = 177-9.2-4^ да 30 см4.

Момент, действующий на швы от сил р и Н (относительно цент­ра тяжести),

М = 370 • 4,7 - f 462• Б,5 = 4300 нгс-см.

Наибольшее скалывающее усилие, направленное перпендику­лярно швам,

Ясв, my 462 4300-4

Т., — —— А--------- — — ч----------------- да 620 кгс/см?

N fcp їх О 9,2 ЗО

Скалывающее усилие вдоль швов

Р 370

Ті —--------- = —- да 40 кгс/см2

^св 9,2

Результирующее напряжение

Тсв = ]/ + = К6202 + 40s да 622 кгс/см2.

Полученное напряжение невелико, прочность приварки угольника достаточна.

Опорная балка, на которую опираются кронштейны, выбирается ■ коробчатого сечения, которое хорошо работает иа скручивание.

Покажем на примере, как подсчнтываются и проверяются на­пряжения в опасных точках сечения балки. Балка, показанная на рис. 11 -9, состоит из швеллеров № 14, сваренных между собой. Гео­метрические характеристики (обозначения по ГОСТ) для швеллера № 14: F'= 15,6 см5; г0—1,67 см; <2=4,9 см; *=8,1 мм.

Моменты инерции: 1Х =491 см4; =45,4 см4; статический мо­мент половины сечення Sx =40,08 см3.

Характеристика сварной коробчатой балки (рнс. 11-10):

F = 2F' =2-15,6 = 31,2см3.

Моменты инерции и сопротивления (направление осей см. на рис. II-10):

Іх = 2 [Ґу - J - F' fl2) = 2 [45,4 + 15,6 (б — 1,67)2] да 680 см4;

21х 2-680 Wx = —~ = —— = 113.3 см3;

Ь 120

1у = 2-491 =982 см4;

H 14

Статические моменты полусечений:

S*= F' ("2"~г°)= 15<6(т~|,67)= 67• 2S'X = 2-40,08 = 80,16 сма.

При принятой несущей конструкции для обмуровки все проле­ты между стойками равны и нагрузки на них симметричны. Поэтому концы балок можно считать защемленными. Балка нагружена в вертикальной плоскости массой обмуровки, в горизонтальной — дав­лением газов, которое передается обшивкой. Условно считается, что на балку передается давление газов, действующее на площадь с основанием, равным ее пролету, /=1,5 м и высотой ft=3,0 м.

Приложенная вне центра масса обмуровки скручивает балку. Схема приложения нагрузок и эпюры моментов показаны иа рис. 11-7.

Эксцентриситет приложения нагрузки от массы обмуровки (см. рис. 11-10)

А = 206 + 3 + 140/2 = 280 мм.

Равномерно распределенная нагрузка от массы при пяти кронш­тейнах в пролете

Р-5 370-5 qy — — = - j-g- = 1235 кгс/м.

Секущая снла на опорах балки (равная реакции) qyl 1235-1,5 Qu=~Y=—2—=925кгс-

Поскольку равномерно распределенная нагрузка от давления газов принята 300 кгс/м2, то

300-3-1,5 „ qx =- , 900 кгс.

1,5

Секушая сила на опорах балки

Qxl 900-1,5 <Э*=~-= ^-=675 кгс.

Изгибающие моменты в защемлении балки: в вертикальной плоскости

Qyl* 1235-1.5а _ = = = 232 кгс-м;

В горизонтальной плоскости

ЯхР 900-1,5а М" 12 = = |69кгсм

В щитах, защищенных экрана­ми, температура на огневой поверхности обмуровки в большинстве случаев не превосходит 450—500°С, поэто - му чугунные кронштейны заменяются стальными опора­ми. При расчете стальных опор арматура, размещенная в футеровке и термоизоляционном бетоне, в расчет не принимается, и она выполняет роль притяжки обмуров­ки к металлоконструкциям щита.

Конструкцию щитов проверяют на прочность не только для условий эксплуатации на котле, но и для возможности подъема и кантовки при монтаже. В по­следнем случае допускаются повышенные напряжения в элементах, поскольку они не постоянны и шит находится в холодном состоянии.