毕业设计（论文）任务书
题 目
3000立方米LPG球罐设计
学生姓名
学号
专业班级
设计（论文）内容及基本要求
基本参数
公称容积：3000立方米
储存介质：LPG
设计压力：1.8MP
设计温度：-20℃—50℃
建设地点：西安
场地类别：Ⅱ 类场地土
设计要求
1.撰写设计说明书一份,内容包括:
<1>结构设计
<2>强度设计
<3>附件设计等
2.绘零号图三张(总装图机画两张,零件图一张)
3.翻译外文资料一篇(不少于15000字符).
设计（论文）起止时间
20xx 年 x 月 x 日 至 20xx 年 x月 x 日
设计（论文）地点
指导教师签名
年 月 日
系（教研室）主任签名
年 月 日
学生签名
年 月 日
3000立方米LPG球罐设计
摘 要：本设计以《GB12337-89钢制球形储罐》和《GB150-89钢制压力容器》为设计依据，综合国内外现有的制造技术设计了3000m3LPG储罐。在以安全为原则的基础上综合考虑经济适用性、产品质量、施工建造可行性、国内现有的建造技术等方面的因素，设计出公称直径为18000mm、壁厚为44mm的大型球罐。本设计在选材方面考虑了多种材料的特性，最后确定07CrMnMoVR为本球罐的材料。同样，本设计在球罐选型及支撑方式的选择上也应用多种形式作比较最终确定混合式结构、可调式拉杆支撑最合理。最后进行强度及稳定性校核，校核结果显示本设计的结构既安全又经济。
关键词：球罐，安全，经济
The Design Of 3000m3 LPG Spherical Tank
Abstract: the design Of 3000m3 LPG spherical tank is basis on both the GB12337-89 《steel spherical tanks 》 and GB150-89 《design of steel pressure vessel》, considering the existing manufacturing technology of tanks both at home and abroad. In the principles of safety ，consideration of the economic applicability, product quality and construction feasibility, the existing building technology and other factors, at last the spherical tank is designed for nominal diameter 18000mm、 wall thickness 44mm. The selection of materials in this design is in consideration, compared with some different properties of materials，finally the 07MnCrMoVR has be choosen.Also, the design and selection of the spherical support is in consideration，finally hybrid strucure and adjustable tension support seems to be the most reasonable. Finally the strength and stability test, the result shows this design of structure is safe and economic.
Keywords: spherical tank, safety, economy
目录
1 绪论 1
1.3 国内外发展状况 2
2 基本尺寸定 4
2.1 外形尺寸的确定： 4
2.2 材料选择： 4
2.3 球壳设计： 4
3 球罐受力分析 7
3.1 球罐质量计算： 7
3.2 地震载荷计算： 9
3.3 风载荷计算： 9
3.4 弯矩计算： 10
4 强度及稳定性校核 11
4.1 支柱计算： 11
4.2 脚螺栓计算 14
4.3 支柱底板计算： 14
4.4 拉杆计算： 15
4.5 柱与拉杆连接最低点a点应力计算： 18
4.6 支柱与球壳，连结焊缝强度 19
4.7 开孔补强校核 20
5 球壳分瓣计算 22
5.1 赤道板和上温带合板 22
5.2 赤道带 23
5.3 极板 24
5.4 边极板 27
6 工厂制造及现场组装 29
7 技术经济性分析 34
8 结论 35
参考文献： 36
致谢 37
第一章 绪论
近十几年来球形容器在国外发展的很快，我国球形容器引进建设在七十年代才得到了飞速发展。通常球罐作为大容量、有压贮存容器，在各工业部门中作为液化石油气（LPG）、液化天然气（LNG）、液氧、液氮、液氢、液氨、及其他中间介质的贮存；也油作为压缩空气、压缩气体（氧气、氮气、城市煤气……）的贮存。在原子能工业中球罐还作为安全壳（分割有辐射和无辐射区的大型球壳）使用。总之随着工业的发展，球罐的使用范围也越来越广泛。
本设计选择了球形容器主要原因是球罐与常用的圆筒形容器相比有以下特点：
（1） 球罐的表面积最小，即在相同容量下球罐所需要的钢材最少.
(2) 球罐壳板承载能力比圆筒形容器大一倍，即在相同直径、相同压力下，采用同样的钢板时球罐的板厚只需圆筒形容器的一半;
以上两个特点使球罐在用材远比同样容量、同样压力下的圆筒形容器省料。
(3) 球罐占地面积小，且可向高度发展，有利于地表面积利用。
由于这些特点，再加上球罐基础简单外观漂亮，受风面积小等原因，使球形容器应用得到扩大。
第二章 基本尺寸确定
一、外形尺寸的确定：
得R=8.948m 。圆整R到9000mm
球罐的几何容积为3054立方米
因为充装物质为LPG，挥发性比较强所以选充装系数K=0.85
十， 材料选择：初步选择16Mn和07MnCrMoVR作为球壳材料,按计算结果一综合经济性最好选取材料。接管材料选16Mn，扶梯、支柱材料选10号钢，拉杆选40MnB，底板选Q235-B。
十， 球壳设计：根据设计参数，球壳选取混合式五带球罐。
静夜柱高度按
代入数据解得H=13600mm
设计压力：P=1.8Mpa
球壳各带的物料静夜柱高度
h1=0mm
h2=1155mm
h3=8043mm
h4=11739mm
h5=13600mm
物料密度
=480㎏/m3
重力加速度g=9.81m/s2
球壳各带计算压力：
当材料为16MnR时，焊缝选双面焊100%无损
检测
工程第三方检测合同工程防雷检测合同植筋拉拔检测方案传感器技术课后答案检测机构通用要求培训
，Ф=1.0
当材料为07MnCrMoVR时，焊缝选双面焊100%无损检测，Ф=1.0
考虑两种材料均需焊后热处理，但07MnCrMoVR的焊接复杂性及焊后缺陷等比16MnR小的多。综合以上因素球壳材料选择07MnCrMoVR。
取球壳的名义厚度
第三章 球罐受力分析
十， 球罐质量计算：
球罐平均直径：
球壳材料密度;
充装系数：K=0.85
水的密度：
球壳外径：
基本雪压：
（以西安地区五十年一遇最大雪压选取）
球面积雪系数：
球壳质量：
物料质量：
液压试验是的质量：
积雪质量：
保温层质量：
（因为该设备为常温储罐，所以无需保温）
支柱和拉杆质量：支柱选12根，Ф600x18，单段式支柱。支柱长l=10100mm。材料为10号钢。
附件质量：人孔2个:工程直径500，质量302kg；人孔接管材料16Mn。
扶梯的设计:本扶梯选择近似球面螺旋线形盘梯。
主要参数：球罐内半径：R=9000mm
球罐壁板厚度：
=44mm
梯子宽度（包括侧板后）：b=712mm
梯子侧板宽：
顶平台板厚度：
梯子或顶平台板与球面最小距离：t=245mm
假想圆球半径：
顶平台最大半径：
顶平台半径：
所以
=1700
顶部平台上平面相对于赤道平面的距离：
盘梯中心回转半径：
盘梯圆柱中心轴线与球心距离：
盘梯终点的水平回转角:
附件质量：
操作状态下球罐质量：
液压试验下球罐质量：
球罐的最小质量：
十， 地震载荷计算：
支柱底板面至球壳中心距离：
支柱数目：n=12
支柱材料10号钢常温弹性模量：
支柱外径：
支柱内径：
支柱截面惯性矩：
支柱底板面至拉杆中心线与支柱中心线交点处距离：l=7300mm
拉杆影响系数：
球罐的基本自振周期：
综合影响系数;
由于西安地区地震设防烈度为8级，建造场地为Ⅱ类场地土，由GB12337-89 表14、图9查得
=0.45
对应于自振周期T的地震影响系数：
球罐的水平地震力为：
十， 风载荷计算：
风载体形系数：K1=0.4
按GB12337-89表15选取系数
风振系数：
10m高度处基本风压值：
（以西安地区五十年一遇最大风压选取）
支柱底板至球壳中心距离：
风压高度变化系数：
球罐附件增大系数：
球罐所受水平风力：
十， 弯矩计算：
比较得
=
=3.2x106+0.25x5.35x104=1.76x106N
力臂：
由水平地震力和水平风力引起的最大弯矩：
第四章 强度及稳定性校核
十， 支柱计算：
1.单个支柱的垂直载荷
A.重力载荷：操作状态下的重力载荷
液压试验下的重力载荷
B.支柱最大垂直载荷：
支柱中心园的半径：R=Ri=9000mm
按GB12337-89表17计算最大弯矩对支柱产生垂直载荷的最大值
拉杆作用在支柱上的垂直载荷的最大值
以上两力之和的最大值
2、操作状态下支柱的最大载荷
浙公网安备 33021202002483