南华大学机械工程学院毕业
4 =?3.14??0.9593?0.83??5.85?103×2
3 =1.8×104kg
错误！未找到引用源。内件质量m3：
m3=0.8143×104kg
④支座质量m4：
m4 =0.1523×104kg ⑤顶盖质量m5：
m5=1485kg
错误！未找到引用源。其他部件质量m6： 一些部件包括：接管、法兰、保温层等的质量。 m6=1.653×104kg 则由上综合可知塔的自重为： m=m1?m2?m3?m4?m5?m6
=（3.49+1.8+0.8143+0.1523+0.1485+1.653）×104 =80581kg
支承式支座座圈承受的剪应力： FS=mg=80581×9.8=789693.8N
?10.5?60?10?6?387162 At?2?rh?2?3.14?1027610 τ= FS / A1=2.37×Pa＜［τ］=0.7
?6
［σ］=0.7×211.5=148.05MPa,
其中［σ］为Q235-B的许用应力，［σ］=0.9σs=0.9×235=211.5 MPa, σs为材料的屈服强度。
故支承式支座满足支座本体允许剪应力的要求。 支承式支座底座承受的压应力：
?6?6 A2=(2735×2+860×4+2076×4)×10×10=172140×10
第 41 页 共 70 页
南华大学机械工程学院毕业
σ=mg/A2=5.33×10?6Pa＜［σ］=211.5 MPa
故支承式支座满足支座本体允许压应力的要求，综上所述，支座符合要求。
3.6塔体上各项载荷计算
3.6.1自振周期的计算
分析塔设备的振动时，一般情况下不考虑平台及外部接管的限制作用以及地基变形的影响，而将塔设备看成是顶端自由，底部刚性固定，质量沿高度连续分布的悬臂梁，其基本震型的自振周期T1(s)按《过程设备设计》第二版 （7-5）式第一振型计算式：
mH4T1?1.79，
EI其中I??8Di?e?3?8?1.63?0.159?0.25m4
其中m为塔单位高度上的质量即m?m0/H，所以
mH380581?10.63T1?1.79?1.79=0.08(s) 11EI2.1?10?0.25
允许振动周期
mH80581?10.63 TS＝0.8?0.8??30?s?
Q7560式中 Q — 总剪力 Q＝350×16×1.2＝7560 N； 故实际振动周期未超过最大允许振动周期。
3.6.2地震载荷与地震弯矩的计算
当发生地震时，塔设备作为悬臂梁，在地震载荷作用下产生弯曲变形。安装在七度或七度以上地震烈度地区的塔设备必须考虑它的抗震能力，计算出它的地震载荷。
首先，选取计算截面（包括危险截面）。该课题中将全塔分为3段。其计算截面分别为0-0、1-1、2-2；
塔体分段如图3.3所示，将塔体分为三段分别为0-0，1-1和2-2，其基本参数为
第 42 页 共 70 页
南华大学机械工程学院毕业
表3.1
计算内容 各段操作质量mi,㎏ 各点距地面高度hi,㎜ 0～1 2.0×104 2900 1～2 1.5×104 5503 2～塔顶 2.7×104 10220
图3.3塔体分段
A=
?mh
iii?13对于0-0段：m1h1=20000×29001.5=31.2×108 对于1-1段：m2h1.521.5=15000×55031.5=61.2×108
1.5对于2-2段：m3h3=27000×10220.1.5=278.9×108
A=m1h1+m2h
1.51.521.5+m3h3=37.13×109
第 43 页 共 70 页
南华大学机械工程学院毕业
B=mihi3
对于0-0截面：m1h1=20000×29003=4.88×10
314
3对于1-1截面：m2h2=15000×55033=25×1014 3对于2-2截面：m3h3=27000×102203=2.9×1016
33B=m1h13+m2h2+m3h3=319.88×1014
37.13?109-6A/B==0.12×10 14319.88?10基本振型系数?k1?A1.5hi B对于0-0截面：?k1=1.4×10-6×29001.5=0.22
1.5对于1-1截面：?k2?1.4?10-6?5503?0.57 1.5对于2-2截面：?k3?1.4?10?6?10220?1.4
取综合影响系数CZ?0.5 地震影响系数最大值?max
查《化工设备机械基础课程设计指导书》附表5-5 得?max=0.23（设计烈度7度时）
各类场地土的特征周期Tg
查《化工设备机械基础课程设计指导书》附表5-6得Tg?0.3（II类场地，近震时）
取第二组Ⅰ类场地土的特性周期为Tg=0.3 地震影响系数?1
?Tg?1=??T?1????0.9??max?0.3????0.08??0.9?0.23?0.76?0.2?max
?1不得小于0.2?max?0.2?0.23?0.046 水平地震力Fk1,N
第 44 页 共 70 页
南华大学机械工程学院毕业
Fk1=Cz?1?k1mkg
对于0-0截面：Fk1=0.5?0.14?0.22?20000?9.8?3018.4N 对于1-1截面：Fk1=0.5?0.14?0.22?15000?9.8?2263.8N 对于2-2截面：Fk1=0.5?0.14?0.22?27000?9.8?4074.84N 垂直地震影响系数：?vmax?0.65?0.23?0.1495； 操作质量m0?102630kg；
当量质量meq=0.75m0?0.75?112630?84470kg；
底截面处垂直地震力Fv0?0??vmaxmeqg?0.1495?84470?9.8?123760N
3mihi=m1h1?m2h2?m3h3=20000×2900+15000×5503+27000×10220=3.6×
i?1108
FvI?I?mihi?mi?13FV0?0=mihi?k?hk12376=0.0000221mihi 83.6?10对于0-0截面：FV0?0=0.0000221×20000×2900=2051N 对于1-1截面：Fv1?1=0.0000221×15000×5503=2919N 对于2-2截面：Fv2?2=0.0000221×27000×9246=7560N 底截面处地震弯矩：
0?0MEI?1616Cz?1m0gH??0.5?0.14?102630?9.8?10220?3?107N?mm 3535底截面处地震弯矩：
0?00?0ME?1.25MEI?1.25?3?107?3.75?107N?mm
截面1-1处地震弯矩
1?11?1ME?1.25?ME?1.25?8CZ?1m0g3.52.53.510H?14H?h?4h 2.5175H??=1.25?
8?0.5?0.14?102630?9.813.52.53.510?10220?14?10220?2900?4?2900 2.5175?10220??第 45 页 共 70 页