Cilindrični deo kotla sastavlja se po dužini od dva ili više zasebnih doboša. Svaki doboš se izrađuje iz jednog lima topljenog čelika.
Kod ovakvog lima najpre se obrađuju ivice, zatim on ide na valjke za savijanje, gde se savija na potrebni prečnik. Posle bušenja rupa pojedini cilindrični doboši se zakivaju, te se tako dobiju uzdužni sastavci, sl. 36. Zakivci kojima se sastavljaju doboši u zajednički cilindrični kotao sačinjavaju poprečne sastavke.
Slika 36
Pri spajanju doboša ukrštava se na taj način poprečni sastavak sa uzdužnim, i, ako bi uzdužni sastavci bili svi u jednom pravcu, trebalo bi spajati 4 lima što je nepodesno zbog čvrstoće i hermetičnosti sastavka. Zato se uzdužni sastavci pojedinih pojaseva pomeraju za izvjestan ugao, da ne bi došli u isti pravac, sl. 36.
Slika 37 predstavlja konstrukcioni oblik preklopnog sastavka na mestu ukrštanja uzdužnog šava sa poprečnim. Pri uvlačenju jednog doboša u drugi, u svrhu međusobnog spajanja, nastaje na mestu ukrštanja sastavaka šupljina u vidu trougla. Da bi se ova šupljina izbegla i da bi se prema tome, osiguralo potrebno zaptivanje sastavka, stanjuje se srednji lim kao što to prikazuje aksonometrijska slika 37 C. Na ovakav cilindrični doboš navlači se zatim po redu sledeći. Stanjivanje kraja lima se postiže ili kovanjem (B, sl. 37) ili struganjem (A, sl. 37). Stanjivanje limova kovanjem mora se naročito pažljivo izvršiti, da ne bi iza uzastopnih zagrevanja i kovanja u limu ostala nepoželjna unutrašnja naprezanja. U tom je pogledu bolja obrada limova struganjem.
Slika 37
Materijal kotlovskog lima. Limovi se izrađuju valjanjem od ugljeničnog ili legiranog čelika. Kotlovski lim je utoliko kvalitetniji ukoliko je njegova granica razvlačenja na određenoj radnoj temperaturi veća. Kotlovski limovi od ugljeničnih čelika Č. 1200 i Č. 1201 namenjeni su za opštu upotrebu. Kvalitetni kotlovski limovi su od čelika Č. 1202, Č. 1203, Č. 1204, Č. 1205, Č. 1206, Č. 1207 i Č. 1208.
Ako temperatura kotla u radu ne prelazi 350° C, proračun se vrši ili na osnovu zatezne čvrstoće ili na osnovu granice razvlačenja na odgovarajućoj temperaturi, tablica 10. Za temperature veće od 400° C, proračun se vrši na osnovu granice puzanja. Na temperaturama >550° C, ugljenični i niskolegirani čelici nisu dovoljno otporni. Čelici Č. 1203, 1205, 1207, 1208 otporni su prema starenju, što se postiže dodavanjem aluminijuma.
Tabela 10
Za kotlove vrlo visokih pritisaka primenjuju se čelici legirani sa Mn, Si, Mo, kao i Cr-Mo čelici. Legirani čelici, pored velike jačine, vrlo su otporni prema temperaturi, plamenu i koroziji. Naročito Mo čelici odlikuju se time što njihova jačina na visokim temperaturama opada u mnogo manjoj meri nego što je to slučaj kod ugljeničnih čelika.
Proračun debljine lima
Uzdužni kotlovski sastavak. Neka je:
t [cm] - debljina lima,
D [cm] - prečnik kotla,
p [kp/cm2] - nadpritisak pare u kotlu,
d [cm] - prečnik zakivka,
e [cm] - korak, tj. rastojanje od sredine do sredine zakivka,
φ - koeficijent slabljenja lima,
S - stepen sigurnosti.
Pri izračunavanju sile P koja napreže cilindrični deo kotla dužine »l« i nastoji da raskine lim kotla u uzdužnom pravcu, treba smatrati da je unutrašnji pritisak pare podjednako raspodeljen po projekciji površine kotla, tj. po površini D·l [cm2], koja je šrafirana u sl. 38. Tada je celokupni pritisak na cilindričnu površinu kotla ravan
$P=D\cdot l\cdot p$
Ova sila nastoji da raskine lim kotla u dva preseka, čija je, prema tome, ukupna površina
$F=2\cdot t\cdot l \quad {\left[ {{cm}^{2}} \right]}$
Delovi izloženi istezanju proračunavaju se prema formuli $P=F\cdot {\sigma }_{z}$. Ako se u ovoj formuli zamene vrednosti P i F na osnovu gornjih jednačina, izlazi:
$Dlp=2tl{\sigma }_{z}; \quad Dp=2t{\sigma }_{z}$
$t=\frac{D\cdot p}{2{\sigma }_{z}}$
Međutim, ovom formulom nije obuhvaćeno slabljenje lima u rupama za zakivke. U preseku oslabljenom rupama naprezanja bi bila veća od dozvoljene vrednosti.
Slika 38
Stoga debljinu lima treba povećati u zavisnosti od koeficijenta slabljenja lima. Pored toga, ovako proračunatoj debljini lima treba dodati prema propisima 0,1 cm kako bi se uračunalo rđanje i eventualna oštećenja lima po površini. Konačna formula za proračun debljine kotlovskog lima bila bi prema tome:
$t=\frac{D\cdot p}{2\psi {\sigma }_{z}}+0,1cm$
Uzdužni jednosečni kotlovski sastavci mogu se izraditi na preklop ili sa jednim podmetačem. U prvom slučaju limovi dolaze jedan iznad drugog, a da bi se zadržao cilindričan oblik kotla, limovi se moraju na odgovarajući način saviti, sl. 36. U drugom slučaju mesto sučeljavanja limova pokrije se podmetačem i veže zakivcima sa obje strane sastavka, sl. 39. Šavovi na preklop, pored osnovnog opterećenja, izloženi su i savijanju usljed delovanja sprega, i zbog toga zahtevaju veću debljinu lima.
Slika 39
Šavovi sa jednim podmetačem isto tako su opterećeni momentom savijanja na podmetaču, što takođe vodi povećanju debljine podmetača, koji osim toga mora biti prethodno obrađen. Pored toga, za izradu ovakvog šava treba dva puta više zakivaka nego kod preklopnog sastavka. Iz navedenih razloga šavovi sa jednim podmetačem ne upotrebljavaju se u gradnji kotlova. Najpodesniji su dvosečni sastavci sa podmetačima, sl. 46, koji se inače prave na svim važnijim mestima.
Poprečni kotlovski sastavak
Pritisak pare nastoji takođe da raskine lim kotla i u poprečnom preseku. Ukupni unutrašnji pritisak na dno kotla iznosi:
$P=\frac{{D}^{2}\pi }{4}\cdot p; \quad$ sl.36
Ovoj sili je izložen presek čija je površina $D\pi t \, {\left[ {{cm}^{2}} \right]}$. Ako se u formuli za proračun čvrstoće izvrši zamjena $P=F{\sigma}_{dozv}$, dobije se
$\frac{{D}^{2}\pi }{4}\cdot p=D\pi t\cdot {\sigma }_{z}; \quad \frac{D}{4}\cdot p=t\cdot {\sigma }_{z}$
iz ovog sledi:
$t=\frac{Dp}{4\cdot {\sigma }_{z}}$
Ako se ova formula uporedi sa formulom za uzdužni sastavak, izlazi da je naprezanje kotlovskog lima, usled pritiska pare na dno, dva puta manje od naprezanja lima u uzdužnom sastavku. Zato je za proračun kotla merodavan uzdužni sastavak.
Spajanje zakivcima
Proračun kotlovskih sastavaka
Proračun debljine lima
Nepropustljivi sastavci
Čvrsti sastavci
Ceo sadržaj knjige: Elementi mašina - Inženjer Vasilije Volkov