南华大学机械工程学院毕业设计
?3＝
M1?1max2i0.785D?e＝
1.4?100.785?120082?6＝20.6Mpa ；
塔底1-1截面抗压强度及轴向稳定性验算
?t ?max＝?2+?3?{ tK??cr? 式中??cr? — 筒体轴向压缩稳定许用应力 ；
tK?? ??cr?＝B＝0.06Ett?eRi Mpa ；
K — 载荷组合系数，K＝1.2 Et — 设计混充下材料的弹性模量 ?Et＝200Gpa=2.0×105Mpa ??cr?=0.06Ett?eRi=0.06×2.0×105×6/600=104Mpa ；
K???t 由于?max＝5.5+4.7＝10.2Mpa<{tK??cr? 塔底截面抗拉强度校核 ?max＝?1－?2+?3?K????e
t?1.2?170?204?1.2?104?124.8
因此塔底1-1截面满足抗压强度及轴向稳定条件。
因为 K????e＝1.2×170×0.85＝173.4Mpa ；
t ?max=5.5-4.7+20.6=21.4MPa< K????e
t 所以满足抗拉强度条件。
上述各项校核表明，塔体厚度?n＝10㎜可以满足整个塔体的强度、刚度及稳定性要求。
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3.4 裙座的强度及稳定性较核
3.4.1裙座各危险截面的校核
设裙座的厚度?ns＝12㎜，厚度附加量C＝2㎜， 则裙座的有效厚度?es＝12-2＝10㎜ ； 裙座底部0—0截面的轴向应力计算 操作时全塔质量引起的压应力 ?2＝
Q0?0?g?Dis?es＝
13230?9.83.14?1200?10＝3.44MPa ；
最大弯矩引起的0—0截面弯曲应力 ?3＝
M0?0max20.785Dis?es＝
1.87?100.785?120082?10＝16.5MPa ；
裙座底部0—0截面的强度及轴向稳定性校核
?t ?max＝?2+ ?3?{ tK??cr?s 裙座材料采用Q235-B钢，查表得 ???＝???＝113MPa ；
tK?? 而??cr?s＝0.06E?es/Ris＝0.06×2.0×105×11/600＝220MPa>?P
t 即裙座出现失稳之前，材料已达到弹性极限，因此强度是主要制约因素。 由于?max＝?2+ ?3＝3.44+16.5＝19.9MPa ； 因此满足强度及稳定性要求。
3.4.2焊缝强度的校核
此塔裙座与塔体采用对接焊，焊缝承受的组合拉应力为 ?＝
M1?1max20.785Dit?es?m01?1?g?Dit?es＝
1.4?100.785?120082?10?13230?9.83.14?1200?10
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t ＝8.86MPa<0.6K???W=0.6×1.2×77=55.4MPa
t因此焊缝强度足够。式中???W为焊缝材料在操作温度下的许用应力。
3.5水压试验时塔的强度和稳定性验算
3.5.1水压试验时各危险截面的校核
水压试验时塔体1—1截面的强度条件 ?T?P＝
t?P'??Di??e?2?e??0.9?s?e
式中 P — 液柱静压力，因塔体高约15m,故取P‘＝0.15MPa 0.9?S·?＝0.9×235×0.85＝179.78MPa 由于?T＝
?0.11?1.25??133/170??0.15??1200?5.2?2?5.2?0.85＝35.11MPa?0.9?S·?
因此满足水压试验要求。
水压试验时裙座底部0—0截面的强度与轴向稳定校核 ?'TS＝
mmax?g0?0?Dis?es+
0.3M0?0max2is0.785D?es?{
0.9K?SK??cr?S
式中 0.9K?S＝0.9×1.2×235＝253.8MPa K??cr?S≈264MPa>?P 由于?'TS＝
29385?9.83.14?1200?10?0.3?1.87?100.785?120028?10
＝7.6+4.9 ＝12.5MPa<{
0.9K?SK??cr?S
因此满足强度与轴向稳定性要求。
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3.6裙座基础环设计
3.6.1 基础环内外径确定
裙座内径Dis?1200mm
裙座外径Dos?Dis?2?es?1200?2?12?1224； 基础环外径Dob=Dos+316=1224+316=1540㎜ ； 基础环内径Dib=Dos-144=1080㎜ ； 基础环伸出宽度b?12?Dob?Dos??12?1540?1224??158mm;
3.6.2基础环的厚度设计
采用n=16个均布的地脚螺栓，将基础环固定在混凝土基础上，基础环上相邻两筋板最大外侧间距l=160㎜； 基础环面积Ab??4?D2ob?Dib2?=??15404442?108042??9.5?10?108045mm2；
8基础环截面系数：Zb???Dob?Dib32DobM0?0max????1540?32?154088??2.7?10mm3；
水压试验时压应力?b1?操作时压应力
?b2?0.3MW0?0Zb?m0gAb1.87?102.7?10?13230?9.819.5?105?0.82MPa;
?MeZb?mmaxgAb?0.3?1.87?10?02.7?1088?29385?9.819.5?105?0.5MPa；
混凝土基础上的最大压力?bmax取?b1和?b2的较大值，因此?bmax=0.82MPa 两筋板间基础环部分的长宽比
bl2?158160＝0.99
2?bmaxb?0.82?158?20470?20992 ;
?bmaxl2?0.82?1602第 34 页 共 63 页
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查矩形板力矩表得Mx?0.118?bmaxb2?0.118?20470?2415N?mm/mm Ms?Mx?0.181?2.7?1582?12313N?mm/mm ；
My?0.0972?20992?2040N?mm/mm
计算力矩Ms取Mx和My中较大值，Ms=2415N?mm/mm； 有筋板时，基础环厚度?b?所以?b=14㎜；
6Ms???b?6?2415140?10mm，一般?b不小于14㎜，
3.7地脚螺栓计算
地脚螺栓强度设计
最大拉应力?B1?MW0?0?MeZbM0?0E?mmingAb0?0?9.8?107?082.7?10?10015?9.89.5?105?0.26MPa
最大拉应力?B2?8?0.25MWZb7?Me?m0g?FVAb0?0
=
1.87?10?0.25?9.8?102.7?108?0?13230?9.8?252329.5?105?0.68MPa
基础环中螺栓承受的最大拉应力?B取?B1和?B2中的较大值，
?B=0.68MPa>0 因此，塔设备必须设置地脚螺栓
地脚螺栓个数n取16 地脚螺栓腐蚀裕量C2?3mm 地脚螺栓螺纹小径d1?4?BAb?C2?4?0.68?9.5?105?n???bt??16?147?3?21.7
故取16-M24地脚螺栓满足要求。
由于?B>0为拉应力，设备可能翻倒，必须安装地脚螺栓。 查表选用M24的地脚螺栓 地脚螺栓公称直径
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