第33卷 第4期 石 油 化 工 设 备 Vol . 33 No . 42004年7月PE TRO -CHEMICAL EQUIPMENT Jul y 2004文章编号:1000-7466(2004) 04-0049-02
直立设备板式吊耳强度计算
武建宏
(中国石化集团兰州设计院, 甘肃兰州 730060)
摘要:分析了直立设备的顶部吊耳及尾部吊耳的受力, 提出了其强度核算的方法及公式。指出在设备吊装过程中对设备本身的强度也应进行核算, 并给出了参考计算方法。关 键 词:直立设备; 吊耳; 强度计算中图分类号:TQ 050. 2 文献标识码:A
Strength calculation of lifting lug on vertical vessel
WU Jian -hon g
(SINOPEC Lanzhou Des ign Institute , Lanzhou 730060, China )
A bstract :The forces on the lifting lu g in the upper and tail of the vertical vessel were analyzed , and the stren gth calculation and
formula were presented . The strength calculation for vessel during lifting was als o given .
Key words :vertical vessel ; lifting lug ; strength calculation
符 号 说 明
F ———吊耳所承受的载荷, N
L ———吊耳高度, mm σ——拉压许用应力, MPa a —R 1———吊耳处的垂直作用力, N θ———起吊夹角,(°) l 1———加强板到吊孔距离, mm t ———顶部吊耳厚度, mm d ———顶部吊耳吊孔直径, mm h ———顶部吊耳宽度, mm
x 1———设备重心高度, mm
———焊接接头系数, 取0. 6t 1———焊缝喉部厚度(0. 707倍的焊角高度) , mm R 2———基础环板处的作用力, N b 2———焊缝长度, mm l 2———焊缝中点到吊孔距离, mm t a ———尾部吊耳厚度, mm D ———尾部吊耳吊孔直径, mm h a ———尾部吊耳宽度, mm
为了便于直立设备的制造、运输、安装及检修, 在设计中均考虑设置吊耳。当设备质量较小时, 吊耳所承受的载荷也较小, 一般无须对吊耳的强度进
行核算。但对质量大的直立设备, 则必须对吊耳的强度及吊耳与设备连接处的局部应力进行核算, 以避免在起吊过程中对吊耳本身和壳体造成破坏。板式吊耳通常设置在设备上封头附近, 一般为2个对称布置, 称为顶部吊耳。在吊装过程中为了防止设备突然剧烈摆动, 在设备裙座基础环与盖板之间设置1个吊耳, 与顶部吊耳相错90°, 称为尾部吊耳。在起吊和吊起阶段, 设备处于水平和垂直状态, 此时吊耳受力亦处于极限阶段, 需对其进行强度
收稿日期:2004-01-22
核算。目前对吊耳还没有规范的强度计算方法, 文中介绍了1种简单且实用的吊耳强度核算方法。1 顶部吊耳1. 1 起吊质量及起吊力
①首先确定吊耳及设备重心位置。②计算吊耳承受的载荷。考虑到起吊过程中动力因素的影响, 吊耳所承受的载荷F 应为起吊重力乘以动力系数, 动力系数一般在1. 2～2. 0[1], 从安全考虑, 文中取2. 0。③计算吊耳在水平和垂直状态下起吊时的受力。水平状态下设备的受力见图1, 有R 1=Fx 1/L , R 2=F -R 1。水平状态下吊耳受力见图2a , 有F 1=Fx 1/(2L ) , F 2=F 1tan θ, F 3=F 1/cos θ; 垂直状态下
作者简介:武建宏(1969-) , 男(汉族) , 甘肃平凉人, 工程师, 学士, 现从事压力容器设计工作。
·50· 石 油 化 工 设 备 2004年 第33卷
吊耳受力见图2b , 有F 4=F /2, F 5=F 4tan θ, F 6=F 4/cos θ
。
-d ) ], 校核条件为σ1. 5σ7
焊接接头强度校核见图5。水平状态下由F 1
引起的焊接接头切应力:
F 1l 2
τ52(h +t 1) (b 2+t 1) t 1
校核条件为τ1. 2σ5
图1 水平状态
下设备受力简图
垂直状态下F 4引起的焊缝切应力:
τF 4/[2(h +b 2) t 1 ]6=
校核条件为τ1. 2σ6
图2 吊耳受力图
1. 2 应力校核1. 2. 1 水平状态
吊耳应力校核图见图3。A -A 截面弯曲应力σ1=6F 1l 1/(th ) , σ6F 2l 1/(t h ) 。切应力τ2=1=F 1/(th ) , τ2=F 2/(th ) 。组合应力σ=1/2(σ1+σ2) +
1/4(σ(ττ
2
2
图5 吊耳焊接接头强度校核图
2 尾部吊耳
尾部吊耳结构及尺寸见图6, 其承受载荷F 7=R 2=F -2F 1。A -A 截面上的切应力为τa1=2F 7/[t a (h a -D ) ], 校核条件为τ1. 2σa l B -B 截面拉应力σ2F 3/[t (h -d ) ], 校核条件为4=σ1. 5σh -d ) ], 4
图3 水平状态吊耳应力校核
1. 2. 2 垂直状态
吊耳应力校核图见图4。A -A 截面处σ5=6F 5l 1/(t 2h ) , σ6=F 4/(th ) , 校核条件为σ5+σ1. 5σ-B 截面上6
图6 尾部吊耳结构
3 结语
在直立设备的吊装过程中, 吊耳与壳体连接处的局部应力可按WRC -107方法计算。此外还要考虑设备整体的抗弯强度及起吊时裙座基础环板的强度, 要综合考虑各因素才能确保在吊装及使用过程中吊耳和设备不被破坏。
[1] HG /T 21574-94, 设备吊耳[S ].
(张编)
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直立设备板式吊耳强度计算
武建宏
(中国石化集团兰州设计院, 甘肃兰州 730060)
摘要:分析了直立设备的顶部吊耳及尾部吊耳的受力, 提出了其强度核算的方法及公式。指出在设备吊装过程中对设备本身的强度也应进行核算, 并给出了参考计算方法。关 键 词:直立设备; 吊耳; 强度计算中图分类号:TQ 050. 2 文献标识码:A
Strength calculation of lifting lug on vertical vessel
WU Jian -hon g
(SINOPEC Lanzhou Des ign Institute , Lanzhou 730060, China )
A bstract :The forces on the lifting lu g in the upper and tail of the vertical vessel were analyzed , and the stren gth calculation and
formula were presented . The strength calculation for vessel during lifting was als o given .
Key words :vertical vessel ; lifting lug ; strength calculation
符 号 说 明
F ———吊耳所承受的载荷, N
L ———吊耳高度, mm σ——拉压许用应力, MPa a —R 1———吊耳处的垂直作用力, N θ———起吊夹角,(°) l 1———加强板到吊孔距离, mm t ———顶部吊耳厚度, mm d ———顶部吊耳吊孔直径, mm h ———顶部吊耳宽度, mm
x 1———设备重心高度, mm
———焊接接头系数, 取0. 6t 1———焊缝喉部厚度(0. 707倍的焊角高度) , mm R 2———基础环板处的作用力, N b 2———焊缝长度, mm l 2———焊缝中点到吊孔距离, mm t a ———尾部吊耳厚度, mm D ———尾部吊耳吊孔直径, mm h a ———尾部吊耳宽度, mm
为了便于直立设备的制造、运输、安装及检修, 在设计中均考虑设置吊耳。当设备质量较小时, 吊耳所承受的载荷也较小, 一般无须对吊耳的强度进
行核算。但对质量大的直立设备, 则必须对吊耳的强度及吊耳与设备连接处的局部应力进行核算, 以避免在起吊过程中对吊耳本身和壳体造成破坏。板式吊耳通常设置在设备上封头附近, 一般为2个对称布置, 称为顶部吊耳。在吊装过程中为了防止设备突然剧烈摆动, 在设备裙座基础环与盖板之间设置1个吊耳, 与顶部吊耳相错90°, 称为尾部吊耳。在起吊和吊起阶段, 设备处于水平和垂直状态, 此时吊耳受力亦处于极限阶段, 需对其进行强度
收稿日期:2004-01-22
核算。目前对吊耳还没有规范的强度计算方法, 文中介绍了1种简单且实用的吊耳强度核算方法。1 顶部吊耳1. 1 起吊质量及起吊力
①首先确定吊耳及设备重心位置。②计算吊耳承受的载荷。考虑到起吊过程中动力因素的影响, 吊耳所承受的载荷F 应为起吊重力乘以动力系数, 动力系数一般在1. 2～2. 0[1], 从安全考虑, 文中取2. 0。③计算吊耳在水平和垂直状态下起吊时的受力。水平状态下设备的受力见图1, 有R 1=Fx 1/L , R 2=F -R 1。水平状态下吊耳受力见图2a , 有F 1=Fx 1/(2L ) , F 2=F 1tan θ, F 3=F 1/cos θ; 垂直状态下
作者简介:武建宏(1969-) , 男(汉族) , 甘肃平凉人, 工程师, 学士, 现从事压力容器设计工作。
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吊耳受力见图2b , 有F 4=F /2, F 5=F 4tan θ, F 6=F 4/cos θ
。
-d ) ], 校核条件为σ1. 5σ7
焊接接头强度校核见图5。水平状态下由F 1
引起的焊接接头切应力:
F 1l 2
τ52(h +t 1) (b 2+t 1) t 1
校核条件为τ1. 2σ5
图1 水平状态
下设备受力简图
垂直状态下F 4引起的焊缝切应力:
τF 4/[2(h +b 2) t 1 ]6=
校核条件为τ1. 2σ6
图2 吊耳受力图
1. 2 应力校核1. 2. 1 水平状态
吊耳应力校核图见图3。A -A 截面弯曲应力σ1=6F 1l 1/(th ) , σ6F 2l 1/(t h ) 。切应力τ2=1=F 1/(th ) , τ2=F 2/(th ) 。组合应力σ=1/2(σ1+σ2) +
1/4(σ(ττ
2
2
图5 吊耳焊接接头强度校核图
2 尾部吊耳
尾部吊耳结构及尺寸见图6, 其承受载荷F 7=R 2=F -2F 1。A -A 截面上的切应力为τa1=2F 7/[t a (h a -D ) ], 校核条件为τ1. 2σa l B -B 截面拉应力σ2F 3/[t (h -d ) ], 校核条件为4=σ1. 5σh -d ) ], 4
图3 水平状态吊耳应力校核
1. 2. 2 垂直状态
吊耳应力校核图见图4。A -A 截面处σ5=6F 5l 1/(t 2h ) , σ6=F 4/(th ) , 校核条件为σ5+σ1. 5σ-B 截面上6
图6 尾部吊耳结构
3 结语
在直立设备的吊装过程中, 吊耳与壳体连接处的局部应力可按WRC -107方法计算。此外还要考虑设备整体的抗弯强度及起吊时裙座基础环板的强度, 要综合考虑各因素才能确保在吊装及使用过程中吊耳和设备不被破坏。
[1] HG /T 21574-94, 设备吊耳[S ].
(张编)