Эффективные дуги
Если, как это показано на рис. 16, эффективные дуги перекрываются, то эпюра кольцевых напряжений может быть приближенно построена по результатам подсчета напряжений в пяти точках. Рассматриваемая область (дуга AD) включает участок плавного сопряжения и примыкающие к нему с каждой стороны эффективные дуги. Напряжения а0 и а3 в точках А и D являются мембранными напряжениями в сфере (или конусе) и цилиндре соответственно. Кольцевые напряжения а, и 0, в точках В и С подсчитываются по формулам, приведенным в табл. 5, причем наложение эффективных дуг не учитывается. Если имеется наложение дуг, то кольцевые напряжения в тороидальном участке обычно достигают максимального значения либо в центре участка плавного перехода, либо вблизи него.
Сумма кольцевых усилий (произведений напряжения на толщину) по дуге AD должна уравновешивать силу U, равную давлению, умноженному на алгебраическую сумму площадей давления, заключенных между нормалями, проведенными из точек А и D. Площадь, расположенная между пересечением нормалей и дугой AD, положительна, а площадь между пересечением нормалей и осью вращения отпринимают р* = 60°, а = 40 ... 50°. Теоретические обводы диищ определяют массу днища и шпангоута. Чтобы выявить наиболее рациональные обводы, рассматривается одновременно несколько вариантов.
3. Определим минимальные толщины оболочек.
4. По формулам табл. 3, 4 определим требуемую площадь сечения распорного кольца. За расчетное сечение кольца принимается площадь сечения без оболочек. К оболочке относятся и тонкостенные элементы шпангоута — детали, толщины которых соизмеримы с толщиной оболочки. Например, некоторое местное утолщение 6lt показанное на рис. 17, а, следует отнести к оболочке (расчетное сечение кольца заштриховано).
5. Проектирование профиля сечения шпангоута. Конструктивный вид распорного кольца в узле сопряжения оболочек устанавливается в результате проектных прорисовок, в процессе выполнения которых требуемая площадь F размещается наиболее рационально. Профиль сечения считается рациональным, если передача сил с днища на цилиндр через шпангоут осуществляется без «закручивания» кольца, что обеспечивается соответствующим расположением центра тяжести площади F по отношению к действующим усилиям Si и St. В идеальном случае следует стремиться найти такое положение центра тяжести, при котором момент от силы Sx (см. рис. 17, а) будет уравновешиваться противоположно направленным моментом от силы Sa, т. е. = S,ca. Это условие всегда обеспечивается, если центр тяжести сечения лежит на линии тп, совпадающей с направлением результирующей усилий Si и Sj.