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CN111914428B - 一种用于大型容器起吊吊盖的设计校核方法 - Google Patents

一种用于大型容器起吊吊盖的设计校核方法 Download PDF

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CN111914428B CN202010802454.6A CN202010802454A CN111914428B CN 111914428 B CN111914428 B CN 111914428B CN 202010802454 A CN202010802454 A CN 202010802454A CN 111914428 B CN111914428 B CN 111914428B
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CFHI Dalian Engineering and Technology Co Ltd
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Abstract

本发明提供一种用于大型容器起吊吊盖的设计校核方法。本发明包括如下步骤：输入几何参数和重量；计算起吊过程中吊盖承受的作用力；计算吊盖销孔处承载能力，将吊盖承受的作用力与吊盖销孔处承载能力进行比较，若不合格则修改尺寸；计算销和销孔的挤压压力，若不合格则修改尺寸；计算吊耳和吊盖底板连接处应力，若不合格则修改尺寸；计算吊盖底板应力，若不合格则修改尺寸。本发明将吊盖吊耳按销连接结构进行校核，其许用承载能力的校核考虑了吊盖吊耳孔周围的所有尺寸，并且考虑了提升过程中角度因素和吊耳弱轴载荷因素的影响，考虑更为全面合理。对整个计算过程进行编程，输入设计参数便能自动完成整个计算校核过程，能快速完成吊盖的设计校核。

Description

一种用于大型容器起吊吊盖的设计校核方法
技术领域
本发明涉及压力容器设计领域，尤其涉及一种用于大型容器起吊吊盖的设计校核方法。
背景技术
大型容器的起吊安装工作十分重要，对于需要加装吊盖吊装的大型容器，吊盖的设计更为重要，吊盖的设计需要基于所承受的载荷进行复杂严谨的计算，而常规的工程算法对具体细节考虑较少，使得整体的计算精度难以保证，吊盖设计校核考虑不全面，设计效率低下。
发明内容
根据上述提出的技术问题，而提供一种用于大型容器起吊吊盖的设计校核方法。本发明采用的技术手段如下：
一种用于大型容器起吊吊盖的设计校核方法，包括如下步骤：
步骤1、输入几何参数和重量；
步骤2、计算起吊过程中吊盖承受的作用力；
步骤3、计算吊盖销孔处承载能力，将吊盖承受的作用力与吊盖销孔处承载能力进行比较，若吊盖承受的作用力小于吊盖销孔处承载能力，则进行步骤4，否则修改结构尺寸，返回步骤2重新计算；
步骤4、计算销和销孔的挤压压力，若其小于许用应力，则进行步骤5，否则修改结构尺寸，返回步骤2重新计算；
步骤5、计算吊耳和吊盖底板连接处应力，若其小于许用应力，则进行步骤6，否则修改结构尺寸，返回步骤2重新计算；
步骤6、计算吊盖底板应力，若其小于许用应力，则完成校核，否则修改结构尺寸，返回步骤2重新计算。
进一步地，所述步骤3中，吊盖销孔处承载能力包括通过销孔的允许拉伸力、销孔上方的允许的单面断裂力和销孔上方的允许的双面剪切力，吊盖能承受的最大载荷取三个中的最小值。
进一步地，通过销孔的允许拉伸力的计算方法如下式：
其中，
be＝R1-Dh/2
式中：Fu表示抗拉强度，Fy表示屈服强度，Nd表示安全系数，Dp表示销直径；Dh表示销孔直径；R1表示吊盖上部结构半径；t表示吊盖厚度；beff表示销孔外边缘与吊盖外边缘有效最小距离，该距离连线方向垂直于力的方向、be表示销孔外边缘与吊盖外边缘实际最小距离，该距离连线方向垂直于力的方向、Cr是拉伸力折减系数；
销孔上方的允许的单面断裂力的计算方法如下式：
其中，R＝R1；
销孔上方的允许的双面剪切力的计算方法如下式：
a＝R1-Dh/2
Av表示表示销孔上方两剪切面面积，a表示力方向销孔边缘与吊盖外边缘距离、Z'表示剪切平面的长度损失、φ表示剪切平面定位角。
进一步地，所述步骤4中，计算销和销孔的挤压压力的计算方法如下式：
Sbe＝Fmax/(t*Dp)
其中，Fmax表示吊盖起吊过程中最大载荷。
进一步地，所述步骤5中，吊耳和吊盖底板连接处应力包括拉伸应力St、强轴弯曲应力Sb和剪切应力Ss、弱轴弯曲应力Sb1和剪切应力Ss1、组合应力Sc，以上应力均需要小于许用应力，弱轴的载荷按5％的吊盖载荷进行考虑，具体地，
拉升应力St＝Fv1/(t*2*R1)
Fv1表示轴向力；
强轴弯曲应力Sb＝M/Z
其中：M表示强轴弯矩，Z表示强轴抗弯截面系数；
弱轴弯曲应力Sb1＝M1/Z1
其中：M1表示弱轴弯矩，Z1表示弱轴抗弯截面系数；
强轴剪切应力Ss＝Fh1/(t*2*R1)
Fh1表示径向力；
弱轴剪切应力Ss1＝0.05*Ra/(t*2*R1)
进一步地，所述步骤6中，吊盖底盘弯曲应力的计算方法如下式：
σb＝6M/(t1-t2)2
M＝w*hp
hp＝(D1-t)/2
PE＝(w1+w2)*A
w1＝3*Fh1*e/(A2)
w2＝Fv1/A
A＝2*R1
W表示表示螺栓圆上单位载荷、hp表示距载荷作用点的边缘距离、PE表示组合载荷、w1表示弯矩导致的线载荷、w2表示轴向力导致的线载荷。
本发明将吊盖吊耳按销连接结构进行校核，其许用承载能力的校核考虑了吊盖吊耳孔周围的所有尺寸，并且考虑了提升过程中角度因素和吊耳弱轴载荷因素的影响，该方法考虑更为全面合理。对整个计算过程进行编程，输入设计参数便能自动完成整个计算校核过程，能快速完成吊盖的设计校核。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明设计校核流程图。
图2为吊装过程设备受力图。
图3为吊盖几何尺寸图，其中(a)为侧视图，(b)为主视图。
图4为吊盖销孔部分几何尺寸注释图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明实施例公开了一种用于大型容器起吊吊盖的设计校核方法，包括如下步骤：
步骤1、输入几何参数和重量；
步骤2、计算起吊过程中吊盖承受的作用力；
步骤3、计算吊盖销孔处承载能力，将吊盖承受的作用力与吊盖销孔处承载能力进行比较，若吊盖承受的作用力小于吊盖销孔处承载能力，则进行步骤4，否则修改结构尺寸，返回步骤2重新计算；
步骤4、计算销和销孔的挤压压力，若其小于许用应力，则进行步骤5，否则修改结构尺寸，返回步骤2重新计算；
步骤5、计算吊耳和吊盖底板连接处应力，若其小于许用应力，则进行步骤6，否则修改结构尺寸，返回步骤2重新计算；
步骤6、计算吊盖底板应力，若其小于许用应力，则完成校核，否则修改结构尺寸，返回步骤2重新计算。
如图2，图3(a)，(b)，图4所示，
所述步骤2中，计算起吊过程中吊盖承受的作用力，
Ra＝K*Wo*[L2*Cos(De)+L3*Sin(De)]/[L1*Cos(De)+L3*Sin(De)]
Rb＝K*Wo-Ra
Fhl＝Ra*Cos(De)
Fvl＝Ra*Sin(De)
K:表示载荷系数。
所述步骤3中，吊盖销孔处承载能力包括通过销孔的允许拉伸力、销孔上方的允许的单面断裂力和销孔上方的允许的双面剪切力，吊盖能承受的最大载荷取三个中的最小值。
进一步地，通过销孔的允许拉伸力的计算方法如下式：
其中，
be＝R1-Dh/2
式中：Fu表示抗拉强度，Fy表示屈服强度，Nd表示安全系数，Dp表示销直径；Dh表示销孔直径；R1表示吊盖上部结构半径；t表示吊盖厚度；beff表示销孔外边缘与吊盖外边缘有效最小距离，该距离连线方向垂直于力的方向、be表示销孔外边缘与吊盖外边缘实际最小距离，该距离连线方向垂直于力的方向、Cr是拉伸力折减系数；
销孔上方的允许的单面断裂力的计算方法如下式：
其中，R＝R1；
销孔上方的允许的双面剪切力的计算方法如下式：
a＝R1-Dh/2
Av表示表示销孔上方两剪切面面积，a表示力方向销孔边缘与吊盖外边缘距离、Z'表示剪切平面的长度损失、φ表示剪切平面定位角。
所述步骤4中，计算销和销孔的挤压压力的计算方法如下式：
Sbe＝Fmax/(t*Dp)
其中，Fmax表示吊盖起吊过程中最大载荷。
所述步骤5中，吊耳和吊盖底板连接处应力包括拉伸应力St、强轴弯曲应力Sb和剪切应力Ss、弱轴弯曲应力Sb1和剪切应力Ss1、组合应力Sc，以上应力均需要小于许用应力，弱轴的载荷按5％的吊盖载荷进行考虑，具体地，
拉升应力St＝Fv1/(t*2*R1)
Fv1表示轴向力；
强轴弯曲应力Sb＝M/Z
其中：M表示强轴弯矩，Z表示强轴抗弯截面系数；
弱轴弯曲应力Sb1＝M1/Z1
其中：M1表示弱轴弯矩，Z1表示弱轴抗弯截面系数；
强轴剪切应力Ss＝Fh1/(t*2*R1)
Fh1表示径向力；
弱轴剪切应力Ss1＝0.05*Ra/(t*2*R1)
所述步骤6中，吊盖底盘弯曲应力的计算方法如下式：
σb＝6M/(t1-t2)2
M＝w*hp
hp＝(D1-t)/2
PE＝(w1+w2)*A
w1＝3*Fh1*e/(A2)
w2＝Fv1/A
A＝2*R1
W表示表示螺栓圆上单位载荷、hp表示距载荷作用点的边缘距离、PE表示组合载荷、w1表示弯矩导致的线载荷、w2表示轴向力导致的线载荷。
还可对以上步骤整个计算过程进行编程，输入设计参数便能自动完成整个计算校核过程，通过设计要素与预设标准之间进行比较，能快速完成吊盖的设计校核。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (1)

1.一种用于大型容器起吊吊盖的设计校核方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、输入几何参数和重量；
步骤2、计算起吊过程中吊盖承受的作用力；
Ra＝K*Wo*[L2*Cos(De)+L3*Sin(De)]/[L1*Cos(De)+L3*Sin(De)]
Fhl＝Ra*Cos(De)
Fvl＝Ra*Sin(De)；K表示载荷系数；
步骤3、计算吊盖销孔处承载能力，将吊盖承受的作用力与吊盖销孔处承载能力进行比较，若吊盖承受的作用力小于吊盖销孔处承载能力，则进行步骤4，否则修改结构尺寸，返回步骤2重新计算；
步骤4、计算销和销孔的挤压压力，若其小于许用应力，则进行步骤5，否则修改结构尺寸，返回步骤2重新计算；
步骤5、计算吊耳和吊盖底板连接处应力，若其小于许用应力，则进行步骤6，否则修改结构尺寸，返回步骤2重新计算；
步骤6、计算吊盖底板弯曲应力，若其小于许用应力，则完成校核，否则修改结构尺寸，返回步骤2重新计算；
吊盖销孔处承载能力包括通过销孔的允许拉伸力、销孔上方的允许的单面断裂力和销孔上方的允许的双面剪切力，吊盖能承受的最大载荷取三个中的最小值；
通过销孔的允许拉伸力的计算方法如下式：
其中，
be＝R1-Dh/2
式中：Fu表示抗拉强度，Fy表示屈服强度，Nd表示安全系数，Dp表示销直径；Dh表示销孔直径；R1表示吊盖上部结构半径；t表示吊盖厚度；beff表示销孔外边缘与吊盖外边缘有效最小距离，该距离连线方向垂直于力的方向、be表示销孔外边缘与吊盖外边缘实际最小距离，该距离连线方向垂直于力的方向、Cr是拉伸力折减系数；
销孔上方的允许的单面断裂力的计算方法如下式：
其中，R＝R1；
销孔上方的允许的双面剪切力的计算方法如下式：
a＝R1-Dh/2
Av表示销孔上方两剪切面面积，a表示力方向销孔边缘与吊盖外边缘距离、Z'表示剪切平面的长度损失、φ表示剪切平面定位角；
所述步骤4中，计算销和销孔的挤压压力的计算方法如下式：
Sbe＝Fmax/(t*Dp)
其中，Fmax表示吊盖起吊过程中吊盖能承受的最大载荷，t表示吊盖厚度，Dp表示销直径；
所述步骤5中，吊耳和吊盖底板连接处应力包括拉伸应力St、强轴弯曲应力Sb和剪切应力Ss、弱轴弯曲应力Sb1和剪切应力Ss1、组合应力Sc，以上应力均需要小于许用应力，弱轴的载荷按5％的吊盖载荷进行考虑，具体地，
拉升应力St＝Fv1/(t*2*R1)
Fv1表示轴向力；
强轴弯曲应力Sb＝M/Z
其中：M表示强轴弯矩，Z表示强轴抗弯截面系数；
弱轴弯曲应力Sb1＝M1/Z1
其中：M1表示弱轴弯矩，Z1表示弱轴抗弯截面系数；
强轴剪切应力Ss＝Fh1/(t*2*R1)
Fh1表示径向力；
弱轴剪切应力Ss1＝0.05*Ra/(t*2*R1)
组合应力
所述步骤6中，吊盖底板弯曲应力的计算方法如下式：
σb＝6M/(t1-t2)2
M＝w*hp
hp＝(D1-t)/2
PE＝(w1+w2)*A
w1＝3*Fh1*e/(A2)
w2＝Fv1/A
A＝2*R1
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