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刚性耳座的强度计算

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壳体内径Di=mm

设备总高H0=mm

支座底板距地面高度H'=mm

重心距支座底板高度h0=mm

基本风压q0=N/m2

地震设防烈度：级

设计压力P=MPa

设计温度T=℃

壳体材料：

壳体名义厚度δn=mm

壳体有效厚度δe=mm

壳体材料许应力[σ]t=MPa

设备操作时总质量m0=kg

偏心载荷Ge=N

偏心距Se=mm

设备水压试验时总质量M0=kg

垫板名义厚度δ1=mm

垫板有效厚度δ01=mm

刚性环(上环)的厚度T=mm

刚性环(上环)的宽度B=mm

圆筒壳体的外径D0=mm

垫板圆筒的外径D01=mm

耳式支座的数目n=

耳式支座的高度h=mm支座与基础接触面中心的直径(地脚螺栓中心圆直径)Db=mm

支座反力Fb至壳体距离b=mm

刚性环材料许用力[σ1]t=MPa

地震影响系数αe=

地震载荷Pe=0.5×αe×m0×g=191032.14N

风压高度变化系数fi=

风载荷Pw=0.95×fi×q0×(Di+2×δn)×H0×10-6=34301.36N108

0.23

1.330

0

166505

0

4826

353.502、耳式支座几何尺寸

二、载荷计算30

309

4137

4137

8

530108450

7

0.34

2005000

11989

7500

1500

169505带刚性环耳式支座的强度计算

一、计算条件（根据HG20582-1998计算）

1、设备设计条件

316L

16

14.4水平力P=max(Pe,Pw)=191032.14N

设备操作时的外力矩M1=P×h0+Ge×Se=286548210.00N.mm

设备水压试验时的外力矩M2=0.3Pw×h0+Ge×Se=15435612.00N.mm

圆筒体上有效加强宽度Ls=2×0.55×SQRT(D0×δe)=268.48mm

垫板圆筒上有效加强宽度Lsi=2×0.55×SQRT(D01×δ01)=0.00mm

组合截面的面积A=B×T+δ1×Lsi+δnLs=13565.68mm

刚性环外缘至惯性轴的距离a=[B×T×1/2×B+δ1×Lsi×(B+1/2×δ1)+δn×Ls×(B+δ1+1/2×δn)]/(B×T+δ1×Lsi+δn×Ls)=205.96mm

惯性轴直径Ds=D0+2×(δ1+B-a)=4343.08mm

惯性轴的半径Rs=0.5×Ds=2171.54mm刚性环有效加强段截面中心到惯性轴X-X的距离a1=a-1/2×B=51.46mm

垫板有效加强段截面中心到惯性轴X-X的距离a2=B+1/2×δ1-a=103.04mm

壳体有效加强段截面中心到惯性轴X-X的距离a3=B+1/2×δ1+1/2×δn-a=111.04mm

刚性环有效加强段截面对于惯性轴X-X的惯性矩I1=1/12B3×T+B×a12=98307252.43mm4

垫板有效加强段截面对于惯性轴X-X的惯性矩I2=1/12δ13×Lsi+δ1×Lsi×a22=0.00mm4

壳体有效加强段截面对于惯性轴X-X的惯性矩I3=1/12δn3×Ls+δn×Ls×a32=53056866.96mm4

组合截面对于惯性轴X-X的惯性矩I=I1+I2+I3=151364119.39mm4

设备操作时处作用于一个支座上的力Fb1=(4×M1/Db+m0×g)/n=237331.59N

设备水压试验时处作用于一个支座上的力Fb2=(4×M2/Db+M0×g)/n=205567.84N

作用于一个支座上的最大力Fb=max(Fb1,Fb2)=237331.59N

一个支座外作用于刚性环上的力F=Fb×b/h=158295.69N

有四个耳式支座时的θ角θ=π/n=0.39弧度

内力矩Mr1=-1/2×F×Rs×(1/θ-ctgθ)=-22573347.70N.mm

周向力Tr1=0.5×F×ctgθ=192548.11N

应力σ1=abs(Mr1)×a/I+Tr1/A=44.91MPa6.2、两支座中间处：

内力矩Mr2=1/2×F×Rs×(1/sinθ-1/θ)=11373198.19N.mm

周向力Tr2=0.5×F×1/sinθ=30091.09N

应力σ2=1/2F[Ds×a/2×I×(1/SINθ-1/θ)+1/SINθ×A]=30.82MPa6.1、支座处：

6.3、校核结果：σ1<[σ1]t 支座载荷安全

σ2<[σ1]t 支座载荷安全五、计算支座处作用于刚性环上的力四、计算惯性矩

六、计算刚性环组合截面上的内力和应力三、计算组合截面的惯性轴筋板厚度δ3=30mm筋板顶宽度b1=309mm筋板底宽度b2=451mm筋板高度h1=500mm每个支座筋板数m2筋板厚度δ4=F/[m×b1×[σ1]t]=2.3717mm

底板名义厚度T=30mm相邻两筋板间距(外侧)l2212mm底板宽度b3451mm弯距M30.125×F×12/b3=9301.19底板厚度δ5=SQRT(6×M3/[σ1]t)=22.7318mm八、底板厚度计算七、筋板计算

校核结果：δ4<δ3 筋板合格

校核结果：δ5

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耳式支座计算-2007

耳式支座计算-2007

MPa0.1℃150mm1800mm2900mmmm3001N/m20.10.08Q235BMPa117mm8mmmm7.7kg8800Nmmmm140mm290mm70mm8mmmm181640.83设备总质量 m0偏心载荷 Ge偏心距 Se

所选耳式支座型号JB/T4712.3-2007，耳式支座B4-Il2s1设计压力 p 耳式支座计算以下各部分计算内容系根据JB/T 4712.3-2007《容器支座 第3部分:耳式支座 附录A》进行设计计算。一、数据输入

图一地震影响系数 a壳体材料设计温度下许用应力 [σ]t壳体内径 Di设置地区的基本风压 q0

二、耳座计算地震设防烈度（地震加速度）设备总高度 H0支座底板离地面高度支座底板距设备质心 h风压高度变化系数 fi

圆筒名义厚度 δn厚度附加量 C

b2圆筒有效厚度 δe

地震载荷2266.641.耳座安装尺寸计算δ3设备保温厚

图二支座数量 n不均匀系数 k

mm设计温度 t

风载荷设备外径 DO

02.耳座载荷计算6899.2NNb

123δl2S

122223222slbDDnigamP0e6000iw10HDq2f.1PPe+0.25PW =

kN605.54

ABCD1.171.000.740.621.381.000.740.621.521.140.740.621.631.250.840.621.801.421.000.621.921.561.130.732.031.671.250.842.121.771.350.932.201.861.451.022.271.951.541.112.342.021.621.192.402.091.701.272.642.382.031.6190.1g0.15g0.2g0.3g0.4g0.080.120.160.240.326899.2N耳式支座实际承受载荷26.889043.计算支座处圆筒所受的支座弯矩5.915589379水平力P 取PW和Pe+0.25PW的大值，N因此 P=N6899.2

NBT47065.2-2018支耳计算

NBT47065.2-2018支耳计算

Sheet1 耳式支座载荷计算及其筋板、底板和螺栓的校核计

算

容器内径Di1900mm

壳体名义厚度δn12mm

筋板内侧间距b2180mm

筋板长度l2340mm

螺栓孔中心距底板外边缘距离S190mm

筋板壁厚δ212mm

垫板壁厚δ30mm

支座螺栓圆直径D2415.56mm

设备总质量(壳,附件,介质,保温)m011600kg

水平力 (MAX(Pw,Pe+0.25Pw))P15171N

地震系数(7,8,9--0.12,0.24,0.32)αe0.12

水平地震力Pe13641.6N

容器外径(有保温取保温外径)D02074mm

风压高度变化系数(按质心高度取)fi1.25

容器总高H04370mm

10M高度的基本风压值q0450N/m2

水平风载荷Pw6117.78N

注：耳座底板下表面距地面23m。

1、筋板材料的许用压应力

设计温度下筋板材料的屈服强度Rp0.2144MPa

设计温度下筋板材料的弹性模量E184000MPa

筋板材料的临界细长比λc=sqrt(π^2*E/Rp0.2)112.299

筋板惯性半径i=0.289δ23.468mm

筋板高度a'304mm

筋板宽度b'340mm

角度α=arctga'/b'41.8°

筋板斜边长度l=(a'2+b'2)1/2456.088mm

筋板细长比λ=l/i131.513mm

λ>λc，用欧拉公式确定临界许用压应力

临界许用压应力σcr=π^2*E/λ^2104.998MPa

2、筋板稳定性校核

偏心载荷Ge0N

Page 1Sheet1支座数量n4

不均匀系数(n=3,k=1;n>3,k=0.83)k0.83

水平力到底板高度h0mm

偏心距Se0mm

单个支座最大总压缩力Q=(m0*g+Ge)/k/n+4*(P*h+Ge*Se)/n/D34241N

钢板负偏差 C10.8mm

腐蚀裕量C22mm

每个支座(对应一个地脚螺栓)的筋板数m2

底板宽度b180mm

筋板计算壁厚δ9.2mm

筋板压应力σ＝Q/m/sin(α)/δ/b/sin(α）23.2709MPa

环式耳座zj

环式耳座zj

标准HG20582-1998

地震烈度7场地类别3

风压q(N/m2

)400腐蚀裕量C(mm)1.5

外径(含保温层)Sd(mm)2600

总高H(mm)16899筒体内径Di(mm)2210

筒体壁厚S(mm)20垫板壁厚S1(mm)24

刚性环厚度T(mm)36刚性环宽度B(mm)495

操作重量Wo(Kg)196000试验重量Wt(Kg)200000

支座数目N4支座高度h(mm)564

重心与支座底面距离Cg2113

支座与基础接触面中心直径Db(mm)3100

刚性环材料16MnR刚性环材料许用应力[σ](Mpa)163

计算步骤

水平地震力Fe(N)Fe=0.3*Wo*9.81603185.53

水平地震力弯矩Me(N.mm)Me=Cg*Fe1274531024

承受风压投影面积A1(m2

)A1=H*max(1.2Sd,Sd+600)54.08

水平风力Fw(N)Fw=C1*C2*q*A1434.9896694

水平风力产生弯矩Mw(N.mm)Mw=Fw*Cg919133.17

操作时外力矩(N.mm)Mo=max(Mw,Me+0.25*Mw)1274760807.48

试验时外力矩Mt(N.mm)Mt=30%*Mw275739.95

组合截面惯性矩

壳体有效加强宽度Ls(mm)224.42

垫板有效加强宽度Lsi(mm)258.33

组合截面惯性轴X-X位置

348.26

惯性轴直径Ds(mm)Ds=Do+2(S1+B-a)2591.49

组合截面的面积A(mm2

)A=B.T+S1.Lsi+S.Ls28508.38

a1=a-0.5B100.76

a2=B+0.5*S1-a158.74

a3=B+S1+0.5*S-a180.74

组

反Fb至壳

作

支刚性环耳式支座

LsSLsiSTBSSBLsSSLsSB

a

..1.)5.01(.)15.0.1.

++++++

=))(2(1.1CSSDiLs-+=

1)122(1.1SSSDiLsi++=

LsSLsiSTBSSBLsSSBLsiSBTB

关于带刚性环耳式支座设计计算与分析

关于带刚性环耳式支座设计计算与分析

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关于带刚性环耳式支座设计计算与分析

作者：李 晶

来源：《科教导刊》2009年第14期

摘要通过对一台立式换热器中带刚性环耳式支座的设计及力学分析,说明了带刚性环耳式支座能够较好地解决局部应力过大的问题,从而验证了带刚性环耳式支座设计的可靠性、合理性。

关键词设计 刚性环 耳式支座 局部应力

中图分类号:TE62文献标识码:A

1 引言

随着国家经济的飞速发展,工业生产的规模日趋扩大,石油炼化工业在国民经济发展中的作用更加突出,而且面临着大型化、规模化的挑战。因此,在近几年的工程设计中,常常会遇见由于化工装置的大型化而应用常规方法解决不了的一些问题。由于工艺流程的需要,设备往往被要求悬空安装在两层构架的中间,此时,设备承载方式的设计尤为重要。通常情况下,一般选择耳式支座作为设备的支承方式。但当容器直径较大、壳体壁厚较薄,而外载荷较大或壳体内有负压操作工况时,普通的耳式支座往往会使得壳体局部应力较大,变形较大,甚至引起失稳。因此,在这种情况下用刚性环来解决局部应力过大的问题。本文就是通过对一台立式换热器的带刚性环耳式支座的设计计算和力学分析来证明用带刚性环耳式支座解决局部应力过大问题的可靠性和合理性。

2 主要设计参数

3 设计和计算

3.1 筒体、封头、接管及设备内构件的计算 龙源期刊网

该设备的筒体、封头、接管及内构件均可根据GB150-1998《钢制压力容器》和GB151-1999《管壳式换热器》的要求进行强度计算。

3.2 支座的计算

该设备的设计关键是支座的设计计算,为了简单明了,用框图的形式来陈述计算过程:

4 力学分析

4.1 耳式支座计算的分析

耳式支座承担设备和物料等的重量,也承担可能引起的偏心载荷及管道因热膨胀而引起的推力等。此外,还应考虑风载荷及地震载荷的影响,其承受的外载荷情况比较复杂。在这些外载荷的作用下,不但要考虑支座本身的强度,还要考虑与支座相连部分的设备承压壳体产生的局部应力。