軸式吊耳處局部應(yīng)力的計(jì)算
軸式吊耳處筒體局部應(yīng)力的計(jì)算,本來(lái)不打算寫的。但是發(fā)現(xiàn)還是有不少人不是很明白,輸入的有這樣那樣的問(wèn)題,輸入結(jié)果也只是看軟件提示的過(guò)還是不過(guò);而且HG/T 21574推薦的軸耳處筒體厚度也過(guò)厚還是很多人有需求的。就說(shuō)一下:
如果沒(méi)有吊裝過(guò)程計(jì)算,那么就考慮兩種狀態(tài)設(shè)備水平和設(shè)備豎直狀態(tài)。如果有吊裝過(guò)程逐個(gè)角度的載荷就取最大值所在角度計(jì)算。理論上來(lái)說(shuō)通常是設(shè)備水平剛起吊的時(shí)候軸式吊耳處的筒體局部應(yīng)力最大,設(shè)備豎直狀態(tài)時(shí)軸式吊耳本身最危險(xiǎn)。本文不討論軸式吊耳本體的計(jì)算,只說(shuō)一下軸式吊耳處筒體的局部應(yīng)力計(jì)算的輸入和結(jié)果判斷。
關(guān)于動(dòng)載系數(shù)HG/T 21574-2018版已經(jīng)由1.65降低為1.35了。ASME標(biāo)準(zhǔn)無(wú)具體規(guī)定各用戶規(guī)定也不同1.3~2.0都有。EN13445沒(méi)有講這部分但EN1990等標(biāo)準(zhǔn)可認(rèn)為整體吊裝時(shí)動(dòng)載系數(shù)按1.35(如果遇到好說(shuō)話的也可以用1.1)。德國(guó)DIN 28085軸式吊耳標(biāo)準(zhǔn)吊耳本體的計(jì)算使用的動(dòng)載系數(shù)是1.6。
豎直狀態(tài)時(shí)只有兩個(gè)軸式吊耳起作用,每個(gè)軸式吊耳的載荷就很好確定了,豎直方向的載荷為Fv=kW/2;由于平衡梁不可能剛好和軸式吊耳間距相等所以吊索會(huì)有個(gè)夾角HG/T 21574給的是15°,由夾角計(jì)算出Fh=Fvtanα。如果軸耳距離設(shè)備頂部有一定的距離此15°是可以調(diào)小的,國(guó)標(biāo)設(shè)備如果調(diào)整角度要在圖上注明吊裝時(shí)吊索和軸耳的夾角;ASME設(shè)備最好都注明夾角。
豎直狀態(tài)時(shí)Fv是沿著筒體縱縫方向的,F(xiàn)h是沿著管軸向外的。不多說(shuō)了直接用圖說(shuō)話。假設(shè)單個(gè)軸式吊耳豎直方向的載荷是100000N.設(shè)備重量為:2×100000/(k×g)kg--(k--動(dòng)載系數(shù);g--重力加速度)。因?yàn)檩斎肓私庸艿纳斐鲩L(zhǎng)度(軸式吊耳長(zhǎng)度)所以不需要自己計(jì)算并輸入彎矩。

SW6零部件計(jì)算設(shè)備豎直狀態(tài)軸式吊耳載荷輸入

codecal里計(jì)算設(shè)備豎直狀態(tài)軸式吊耳載荷輸入
(局部應(yīng)力計(jì)算盡量保留動(dòng)載系數(shù):因有時(shí)整體吊裝時(shí)考慮對(duì)殼體的影響用的動(dòng)載系數(shù)和計(jì)算吊耳處筒體的局部應(yīng)力會(huì)使用不同的動(dòng)載系數(shù)。如整體吊裝時(shí)用1.35的動(dòng)載系數(shù),吊耳本體和吊耳處局部應(yīng)力用2.0的動(dòng)載系數(shù)。)
水平剛起吊時(shí),由于軸式吊耳和尾部吊耳距離中心的不同分配的重量也不同(這個(gè)要用的是初中物理知識(shí)F1×L1=F2×L2)。所以我們要找出吊裝時(shí)設(shè)備的重心,如果是用SW6計(jì)算的那么就要自己估算吊裝時(shí)設(shè)備重心位置了;如果是用PV elite等國(guó)外計(jì)算的那么在吊裝中輸入起吊點(diǎn)的位置計(jì)算書中會(huì)有吊裝時(shí)重心及上部起吊點(diǎn)和下部起吊點(diǎn)的載荷分配。

PV elite軟件里吊裝位置的輸入
(軟件里重量分配和實(shí)際不太相符)
為方便計(jì)算我們假設(shè)軸式吊耳和尾部吊耳距離重心距離相等。那么對(duì)筒體來(lái)說(shuō)周向的載荷為Fv=Fc=kW/4,F(xiàn)h=Fh=Fvtanα,那么單個(gè)軸式吊耳豎直方向(筒體環(huán)向或叫切線方向)的載荷是50000N.用圖說(shuō)話。

SW6零部件計(jì)算設(shè)備水平狀態(tài)軸式吊耳載荷輸入

codecal里計(jì)算設(shè)備水平狀態(tài)軸式吊耳載荷輸入
上面介紹的是軟件的輸入,因?yàn)橥祽屑僭O(shè)了軸式吊耳和尾部吊耳距離重心相等。下面在說(shuō)一下計(jì)算書的計(jì)算結(jié)果的判定。HG/T 21574-2018編制說(shuō)明:殼體的局部薄膜應(yīng)力控制在1.5倍許用應(yīng)力,一次加二次控制在2.6倍許用應(yīng)力。見(jiàn)下圖

我們這里不討論HG/T21574標(biāo)準(zhǔn)評(píng)定的準(zhǔn)確性問(wèn)題。在JB 4732中這個(gè)不屬于典型結(jié)構(gòu)沒(méi)有明確指出,李建國(guó)主編的《壓力容器設(shè)計(jì)的力學(xué)基礎(chǔ)及其標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用》表10-3即引自日本標(biāo)準(zhǔn)JIS B8281的典型事例應(yīng)力分類里沒(méi)有相同的但是有類似的支撐結(jié)構(gòu)見(jiàn)下圖。


注意 注1:當(dāng)連接處承受由于外載荷引起的全部或一部分力矩時(shí),二次應(yīng)力Q就改成一次局部彎曲應(yīng)力。當(dāng)然了這里全部劃為一次局部彎曲是偏保守的,全部劃為二次應(yīng)力是冒進(jìn)的。
codecal計(jì)算中是按1.5倍控制的,見(jiàn)下圖(為了醒目我刻意保留了一個(gè)不過(guò)的紅色的結(jié)果)

SW6中計(jì)算結(jié)果中用的是按3倍許用應(yīng)力控制的,或者說(shuō)SW6零部件的局部應(yīng)力計(jì)算就沒(méi)有考慮此處用來(lái)計(jì)算軸耳。即使我們不按1.5倍許用應(yīng)力,也要按HG/T 217574(或者說(shuō)GB/T 150)的2.6倍許用應(yīng)力評(píng)定.
當(dāng)然了由于動(dòng)載系數(shù),材料的安全系數(shù),材料實(shí)際的強(qiáng)度高于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的最低值很多等問(wèn)題,用1.5倍和3倍評(píng)定的成功吊裝的案例也非常多。或者說(shuō)不成功的案例基本沒(méi)有。請(qǐng)不要用實(shí)例杠,我們設(shè)計(jì)要做的不一定要很對(duì),但要保證沒(méi)錯(cuò)。
如果覺(jué)得有用請(qǐng)推薦給你的朋友,同事!謝謝!
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