При изготовлении сферического резервуара применяют сталь 15ХСНД:

Её предел прочности s_в=520мПа, предел тякучести s_т=350 мПа.

Допустимое напряжение можно определить:

[s]_р= s_т/n , где n-коэффициент запаса=1,5

[s]_р=350/1,5=233,3 мПа

Толщина стенки сферического резервуара определяется по формуле:

S₀ = PR₀/2s ,

где

P- давление жидкости в резервуаре=1,98 мПа

R₀- радиус сферы=6м

s- напряжение в стенке резервуара, мПа

Из условия s£[s]_р примем что s= [s]_р=233,3 мПа

Подставив исходные данные P,R₀,s в формулу получим:

S₀ =1,98´6´10³/233,3=23,5 (мм)

Примем толщину стенки S₀=24мм

Расчёт объёма и площади поверхности сферы

Объём сферы определяется по формуле: V=4R₀³/3=4´4.13´6³/3= 904.8 (м³) , примем V=905(м³)

Площадь поверхности сферы определяется по формуле:

S= pD²,

где D-диаметр сферы=12 м

S= pD²=3.14´(12´10³)²=452.2´10³(мм)

Для расчёта объёма резервуара наиболее предпочтительной является конструкция показанная в таблице на рисунке . При диаметре сферы d=12м и объёме резервуара V=905м³ число элементов(лепеcтков)n_л составляет 24штуки.

Расчёт длины кольцевых и меридианных швов

Примем высоту шарового сегмента h₀=1м, тогда h=d-2h₀ , где

h₀=высота шарового сегмента

d_сег=2a

Радиус шарового сегмента находится по формуле

a=Öh₀´(2R₀-h) =1(12-1)=3.32м

Длина кольцевого шва равна: L_k =p d_сег , где

d_сег=диаметр сегмента=2a

L_k=3.14´6.64=20.8 (м)

Длина меридионального шва определяется по формуле

L_м=l=2pR₀a/360 , где

a=центральный угол=125⁰, который был найден графическим путём, из построения графического резервуара в масштабе 1:100

L_м=l=2´3.14´6´125/360=13,09(м)

Ширина одного лепестка в зоне соединения со сферическим днищем составляет:  

Проверочный расчёт кольцевого и меридианного швов

Давление распределяется равномерно по внутренней поверхности сферического резервуара. На сварные швы действует усилие N, которое стремится разорвать изделие: N=P×S , где S площадь днища (Sд) и сферической части без днищ (Sсф). Площадь днища определяется по формуле :

Площадь двух лепестков (Sсф2) сферической части резервуара без днищ определяется по формуле :

Напряжение, возникающее в кольцевом шве равно:

Напряжение, возникающее в меридиональном шве, между двумя лепестками сферической части резервуара рано:

Так как напряжения в кольцевом и меридиональном меньше допустимого s_р

Конструкция стыка с размерами

Условное обозначение сварного соединения – С18.

Рисунок - Конструктивные элементы подготовленных кромок свариваемых деталей:

1), 2) – соединяемые детали;

3) – флюсовая подушка.

Рисунок - Конструктивные элементы сварного шва (швы №1 и №2, рисунок

1), 2) – соединяемые детали;

3) – сварной шов – трехслойный (выполнен за три прохода).