南华大学机械工程学院毕业设计
1-1截面上操作质量引起的轴向应力8.36Mpa 最大弯矩引起的轴向应力?3?i?i4Mmax?D?ei2i，由此式可计算出：
0-0截面上最大弯矩引起的轴向应力7.71Mpa 1-1截面上最大弯矩引起的轴向应力5.77Mpa
查【7】附表D1的设计温度下1Cr18Ni9Ti的许用应力???为103Mpa，Q235的
t许用应力???s 为113Mpa
t载荷组合系数K等于1.2 系数A=
0.094?eiRi=
0.094?9.21500=0.00058
根据A值查【8】图4-7得1Cr18Ni9Ti在设计温度下的系数B=80Mpa，Q235在设计温度下的系数B=93Mpa，
许用轴向压应力???cr取KB和K????中较小值
t0-0截面KB=111.6MPa K[?]t=135.6MPa K[?]t?=115.26MPa 则取0-0截面[?]cr=111.6MPa
1-1截面KB=96 MPa K[?]t=123.6 MPa K[?]t?=105.06MPa 则取1-1截面[?]cr=96MPa
对于0-0截面圆筒最大组合压应力?2+?3=16.11MPa<[?]cr 圆筒最大组合拉应力?1??2??3=-0.65< K[?]t? 对于1-1截面圆筒最大组合压应力?2??3=14.13MPa<[?]cr 圆筒最大组合拉应力?1??2??3=30.01MPa< K[?]t? 则满足要求
6.6 大型发酵罐压力试验时应力校核
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实验时介质的密度?（Kg/m3）：1000 液柱高度H(mm)： 7850 液柱静压力
?H9.8h(Mpa)： 0.8
有效厚度?ei(mm)： 9.2 筒体的内径Di(mm)： 3000
1?11-1截面的最大质量mT (Kg)： 64122.78
进行压力试验时，试验压力pT?1.25p???=1.25×0.4×125=0.5Mpa
125???t查《过程设备设计》第二版附表D1得 筒体常温屈服点?s=320Mpa 1-1截面0.9K?s=0.9×1.2×320=288Mpa 1-1截面KB=1.2×136=96Mpa
筒体的许用轴向压应力???cr取KB及0.9K?s中较小值即
???cr=96Mpa
由试验压力引起的周向应力?T?(pT??H/9.81)(Di??ei)2?ei
当试验介质为水时，?=1000kg/m3， 单位转换成Mpa的液柱静压力为所以
?H9.8?H9.8，式中H为7850cm，
=
1000?78509.8=0.8Mpa
0.8Mpa＜0.9K?s（满足要求）
试验压力引起的轴向应力?T1=
PTDi4?ei=
0.5?30004?9.2=40.76Mpa
重力引起的轴向应力?T2?1?1mTg?Di?ei=
64122.78?9.83.14?3000?9.2=7.25Mpa
弯矩引起的轴向应力?T3=0
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压力试验时最大组合压应力?T2??T3=7.25+0=7.25Mpa＜???cr=96Mpa 压力试验时最大组合拉应力?T1??T2??T3=40.76-7.25+0=33.51Mpa＜
0.9K?s?=244.8Mpa
6.7 裙座轴向应力校核
大容积发酵罐常采用裙座支承。被设计中选择圆筒形裙座，圆筒形裙座轴向应力校核首先选取裙座危险截面。危险截面的位置，一般取裙座底截面（0-0）或裙座检查孔（人孔）和较大管线引出孔（h?h）界面处。然后按裙座有效厚?es度验算危险截面的应力。
6.7.1 裙座底截面的组合应力
（0-0）截面处：
（0-0）截面积Asb??Dis?is=?×2964×16=1.49?105mm2 （0-0）截面系数Zsb=
?42Dis?s=
?4?29642?16=1.1?107mm3
t由前面计算知，KB=111.6Mpa，K???s=135.6Mpa 裙座许用轴向应力取以上两者中较小值为111.6Mpa
（1）座体操作时底截面的最大组合轴向压应力应满足如下条件：
?max?0?0MmaxZsb?m0g?FV0?0Asb≤裙座许用应力，其中FV0?0仅在最大弯矩为地震弯矩参
与组合时计入此项。
故，在此，0-0截面的组合应力=＜111.6Mpa，满足要求
5.01?1081.1?108?74115.78?9.81.49?105=4.55+4.87 =9.42Mpa6.7.2 裙座检查孔和较大管线引出孔截面处组合应力
检查孔加强长度为lm=120㎜
检查孔加强管水平方向的最大宽度bm=450㎜
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检查孔加强管厚度?m=18㎜ 裙座内直径Dim=2964㎜
Am=2lmDim=2×120×18=4320
0-0截面处裙座的截面积Asm=?Dim?es-???bm?2?m??es?Am?
=3.14×2964×9.2-2×??450?2?18??9.2?4320? =86664+1022.4=87686.4mm2
Zm=2?eslm?Dim??b?????m??2??2?22=2×9.2×120×14822?2252=3.23×106
????2Dim?es-??bmDimes?Zm?
24??0-0截面处的裙座筒体截面系数Zsm= =
?9.2 29642?9.2-2×(450×2964×
42-3.23×106) =5.76×107
0?00-0截面最大弯矩Mmax=3.75×108N·m 0?00-0截面以上的操作质量m0=73965.78kg 0?00-0截面以上最大质量mmax=64122.78kg
0-0截面组合应力=
0?0mmaxgAsm=
64122.78?9.887686.4=7.16Kg
6.8 基础环设计
裙座内径Dis=2964㎜
裙座外径Dos=Dis+2?es=2964+2×16=2996㎜ 基础环外径D0b=Dis+300=3264㎜ 基础环内径Dib=Dis-300=2664㎜
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基础环伸出宽度b=
12（D0b-Dos）=
12（3264-2996）=134㎜
相邻两肋板最大外侧间距l=160㎜ 基础环面积Ab=
??D420b?Dib=
42??（32642?26642）=2.79×106mm2 44基础环截面系数Zb=
?(D0b?Dib)32D0b=
?(32644?26644)32?3264=1.9×109mm2
最大质量mmax=64272.78kg 操作质量m0=74115.78kg
0?00-0截面最大弯矩Mmax=5.01×108N·m
基础环材料的许用应力???b=140MPa 水压试验时压应力?b1=
0?0MmaxZb+
m0gAb=
5.01?1081.9?109+
74115.78?9.82.79?106
=0.26+0.26=0.52 操作时压应力?b2=
mmaxgAb=
64272.78?9.82.79?106=0.23
混凝土基础上的最大压力?bmax=0.52MPa（取以上两者中大值） b/l=134/160=0.8375
?bmaxb2=0.52×1342=9337.12 ?bmaxl2=0.52×1602=13312
对X轴的弯矩MX=-0.142?bmaxb2 由参考文献【12】查表得 =-0.142×9337.12=-1325.87N·㎜/㎜ 对Y轴的弯矩MY=0.0872?bmaxl2
=0.0872×13313=1160.81 N·㎜/㎜ 计算力矩MS=1325.87 N·㎜/㎜ (取以上两者大值) 有肋板时基础环厚度?b=
6MS???b=
6?1325.87140=7.54㎜
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