南华大学机械工程学院毕业
Bh3240?6793I1???6260936780mm4
1212Is??Hg2?h?δe?4δeB?B23?36?δe?2B??
4
3?760?679??1592?4?159?240?2402?==5441032.68 mm
??36159?2?240
J1?Hg? Js?h679?760??420.5 mm 22??Hg?h??δe?2B?3?δe?B??760?679??159?2?240??43.24 mm
3?159?240? Jc?A1J1?AsJs162960?420.5?16159.5?43.24?386.5mm ?162960?16159.5A1?As α1?J1?Jc?420.5-386.5=34 mm αs?Jc?Js?386.5-43.24=343.26 mm
J0?Jc?Hg2?386.5?760?6.5 mm 2Ic?2I1?A1a12?Is?ASas2
4
=26260936780?162960?342?5441033?16159.5?343.262=16717583000mm
????（3）作用于端部法兰纵向截面的弯矩：
M?
?1??1?2????δ?C?DF?D?DF?D?DF????n2iDbGbGp??pcDiHgJ0=
6.28?33???????1??1600?2????159?0??63101440?1850??1616.05?64373762?1850?1616.05?1774605?????6.28?33???????31.4?1600?760?6.5??781614056N?mm
（4）端部法兰纵向截面的抗弯截面系数:
Zg?Ic16717583000?43253774mm3 ?386.5Jc第 31 页 共 70 页
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（5）端部法兰纵向截面的弯曲应力校核：σm?Mt??σ?f Zg σm?M?781614056t??18.07??=σ?f=280 Mpa；合格
43253774Zg3.3.3 顶盖的强度计算和校核 1 螺栓连接的圆形平盖计算
该顶盖属于GB150-1998表7-7中13#螺栓连接的圆形平盖 预紧时的结构特征系数：
K1=
1.78WaLG 3PcDG其中：LG———螺栓中心至垫片压紧力作用中心线的径向距离，116.725mm
K1=
1.78?102190842?116.725?0.1128
31.4?1816.553操作时的结构特征系数：
K2=0.3+
1.78WpLG3PcDG?0.3+
1.78?67574570?116.725?0.406 331.4?1616.05平盖危险径向截面上各开孔宽度之和：Σb=d1?d2=280+100=380 平盖开孔强度削弱系数：
V=
DG?Σb1616.05?380=?0.765 DG1616.05考虑开孔后K系数： 预紧时的结构特征系数：K1=
K10.011==0.014 v0.765K20.406=?0.5307 v0.765操作时的结构特征系数：K2=预紧时状态下计算厚度:
280280?σ?———设计温度下顶盖许用应力，Mpa；?σ?=197Mpa
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δp1?DGt?σ?υK1Pc=1616.050.014?31.476.34mm
197?1操作状态下顶盖计算厚度：
δP2?DGK2Pct?σ?υ.05?16160.5307?31.4?470mm
197?1p2顶盖计算厚度：δp=max(δp1,δ)=470mm
顶盖设计厚度 δ=δp+C2=470+2=472mm 顶盖名义厚度 δn =480mm
2 作用于平盖a-a环向的截面当量应力校核
d1d2d3δphh1D1DGDb
图3.2平盖a-a环向的截面
h1见图3.2 h1=346mm； 弯曲应力： σma=
3W2?Db?DG? 23.14DGh1其中：Db ———螺栓中心圆直径，Db=1850mm；
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3?102190842??1850?1615.41?σma=?67.2 MPa
3.14?1816.55?3462 剪应力： τa=
W2102190842?41.47 MPa =
3.14DGh13.14?1816.55?346作用于顶盖a-a环向截面的当量应力校核：按GB150-1998式（G6）：
τ σoa=σ2ma?3τ σoa=σ2ma?32a2a?0.7?σ?[σ]t
t?67.22?3?41.472?98.36＜0.7?197?137.9 MPa
结论：顶盖a-a环向截面的当量应力合格。
3.4 开孔补强计算
3.4.1 接管a和d1~2两孔连线的截面的联合补强计算 1 接管a与其中心线垂直的截面的单孔补强计算
接管a与其中心线垂直的截面的单孔补强计算
接管内径：接管内径为350mm考虑堆焊层故Di=366mm，假定接管的名义厚度δnt=130mm；接管材料为14Cr1Mo锻件，在280℃设计温度下许用应力
c
tt?σ?=140.4Mpa，因为计算压力P≤0.4?σ?υ=0.4×140.4×1=56.16Mpa，
故接管的计算厚度：δt=
2?σ?υ?PCtPCDi=
31.4?366?46.08mm
2?140.4?1?31.4接管的有效厚度：δet=δnt-（C1+C2 ）= 130-（0+0）=130mm 开孔直径：d=396+2 C2 =366+2×0=366mm 所以，最大有效补强范围：
最大有效补强宽度：B=max（2d，d+2δn+2δnt）= max（2×366，366+2×108+2×130）=842mm
最大有效外伸或内伸长度：h?dδnt?366?130?218.13mm
t?σ?140.4强度削弱系数：fr=min(t,1)=min（(,1）=0.95
147.6?σ?第 34 页 共 70 页
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壳体多余金属面积：A1=?B?d??δe?δ??2δnt?δe?δ??1?fr?
=(842-366)(90-89.87)-2×130×(90-89.87)(1-1) =61.88 mm2
注：由于该接管是安放式接管，故此处取fr=1.0
接管实际外伸720，则有效外伸h1=220mm； 接管实际内伸0，则有效内伸0mm；
接管多余金属面积：A2=2h1?δet?δt?fr?2h2?δet?C2?fr
=2?220??130?46.08??0.95?0?35078.56mm2
接管与封头焊角高定为8mm，所以补强区的焊缝金属面积为：A3=64mm2； 可作为补强的截面积：Ae=A1+A2+A3=61.88+35078.56+64=35204.44 mm2 开孔所需补强面积：A=A=dδ?2δδet?1?fr?=366×89.87+0=32892.42 mm2 注：由于该接管是安放式接管，故此处取fr=1.0
因为可作为补强的截面积Ae＞开孔所需要的补强面积A，所以单孔补强满足要求。
2 接管d1~2与其中心线垂直的截面的单孔补强计算
接管内径：接管内径为Di=180mm，假定接管名义厚度δnt=90mm；接管材料为
σ?=140.4Mpa，因为计算压力Pc≤14Cr1Mo锻件，在280℃设计温度下许用应力?tσ?υ=0.4×140.4×1=56.16Mpa， 0.4?t故接管的计算厚度：δt=
2?σ?υ?PCtPCDi=
31.4?180?22.696mm
2?140.4?1?31.4接管的有效厚度：δet=δnt-（C1+C2 ）= 90-（0+2）=88mm 开孔直径：d=180+2 C2 =180+2×2=184mm 所以，最大有效补强范围：
最大有效补强宽度：B=max（2d，d+2δn+2δnt）= max（2×184，184+2×108+2
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