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悬挂式支座的简易计算
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化工设备与管蕉
悬挂式支座的简易计算
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摘要本文给出了一种悬挂式支座址壳悻应力的简葛计算妻冀.蓖正确地确《否一定要选用垫扳以厦垫板厚度等同厨c
关蔓词茎羹塞麈堕立±兰堡垄墨2辔{b工;乏参,计茸
在石油化工中小型设备中,悬挂式支座设备到将两筋板设想为一个通过力P的筋板与壳体相连,
处可见.但是,在进行设备设计时,根据设备状况(如而且假想的筋板面通过壳体中心轴线).
设备自重,直径,工艺介质重量等)及标准选定支由于m的存在,从而对壳体产生最大弯矩
座后,是否一定要选用垫板,垫板厚度究竟为多少,帆=P.m=,nQ/nN.ⅡlIrIt4)
这两个问题在其标准中虽作了一些规定,但并不是式中:m——支座螺栓孔中心到壳体外侧的距离,其
十分明确,尤其是表中垫板厚度尺寸有些也不是十具体尺寸按文[1】计算mm
分合理.鉴于上述两方面的问题,本文以薄壁壳体为而挂耳每侧受局部应力的有效宽度(如图1)..
例进行解答.e;(r0S)/2(5)
l挂耳处壳体的受力分析
(1)设备内压引起的应力
咖:P[Di+(S—C)】/2(S—C)(1)
巩=Pn+(S—c)]/l4(S—c)(2)
式中
一
周向应力MP日一轴向应力MPa
P—壳体内压MPa其余符号同文【2】.
(2)由挂耳引起的局部应力
挂耳支撑着设备,附件及工艺介质的重量,从而
也对挂耳处壳体产生反力作用,在壳体中引起…:①
环向弯曲应力嘶;②环向拉应力;③剪应力r.
(3)其它应力
由于本文分析的设备都是采用标准…中的支
座,一般都不很大,而且很多都是安装在室内.因此
为了简化计算,本文中不考虑风载荷与地震载荷.
2局部应力计算
令设备及附件以及工艺介质等总重量为支
座个数为n.则每个支座处受的支撑力P为
P=Q/nN(3)
由于下面是以壳体环进行分析的,故将悬挂式
支座与壳体的连接简化成图1所示的计算模型(即
式中:Ⅳ一壳体外半径ⅡlIrI
s——壳体壁厚m且e≤12S0
由帆在单位宽度的壳体环中产生的径向力_厂
如图2分布,其值为…
,=6帆/[d+e)?(d+)】(6)
由,引起的在单位宽度壳体环内的切向拉力
,环内弯矩蝇以及各自相对应的应力,应按
表l计算….
表中
一
单位宽度壳体环的截面积,A=S-n
一
单位宽度壳体环的截面模数,=s2/6ⅡⅡ
衰I五,岛数衰
公式切向拉力=K,环向弯矩:K
值种类
两挂耳之间两挂耳之间挂耳敖量挂耳娅挂耳扯
的中间处的中间娃
200.50.3J8—0.1虹
30.289057701档一0.J
40.50.仰0.J36—0.07J
608661.00.089—0045
81.20.晒]
应力计算公式及单位i叫)自.=T/A国胆/
2
从表1中可以看出,由于M『的作用,挂耳处壳
体受拉应力,且较挂耳问的中间处的绝对值为大(近
似为两倍);同时,由于的作用,挂耳处及两挂耳
问的中间处皆受拉应力作用,通过计算表明,一般情
况下%《‰,有时完全可以忽略不计.
图1图2
3应力校核
从上面的分析可以看出:由于挂耳的存在,挂耳
处壳体的环向拉应力明显增大(当然剪应力也随着
增大);同时,对于内压P作用下的壳体.虽然由于挂
耳的存在对壳体产生了压应力,但其数值较拉应力
小,同时由于内压力的叠加.不会形成危险组合(如
果是外压设备.那就要考虑压力组合效应了,并按有
关的强度条件加以限制).综合以上两个方面.对于
内压下的悬挂式支座而言,只需校核挂耳处壳体中
的环向应力及剪应力即可.具体按以下两式计算:
环向总应力
乱=+t+d%≤1.5【(7)
最大剪应力
r叫=乱/2≤0.8【口】t(8)
式中:【】——材料的拉伸许用应力MPa
4垫板的选用及计算
通过(7),(8)的应力校核,如都满足,则无需加
垫板.反之,则必需加垫板,以降低局部应力,并按下
述方法重新计算应力….其中,令垫板厚度为s.
(1)重新计算m,他,将m用(m+s)代替并
按(4)式求帆;
(2)计算e,将(5)式中的s用(s+5.)代替并
应满足P≤12(5+5.);
(3)按(6)式求r:
(4)求,A,其中求A时用(s+5.)代替s;
求时用(s+s12)代替52;
(5)按表1重新计算,d;
(6)按(7)式,(8)式求应力组合,直到满足要
求.
5应用举例
已知:设备内压p=1.6^lP日,=0.115,口=
l2∞0N,S=陆Ⅱn,D.:50嘶Ⅱ,C=2.amp;m.设计温度
t=5o℃.壳体材料为16NM!.试选用合适的悬挂式
支座,并确定加垫板与否,厚度取多少.
解:按文『l】,选A1支座3个.其尺寸为:m=
:d:125—6=l19n~n.由(3)式有
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