沈阳化工大学学士学位毕业设计 第二章工艺设计
球罐最小质量
mmin= m1 + m6 + m7
=92039+9388+4576 =106033kg
2.2地震载荷计算
2.2.1自振周期
支柱底板面至球壳中心的距离： H0=8000mm 支柱数目： n=10
支柱材料0cr18Ni9的常温下的弹性模量Es=193×103Map 支柱外径 d0=377mm 支柱内直径 di=357mm 支柱截面的惯性矩 J=
?d64?40?di=
4?3.14?3774?3574=1.94×108mm 64??支柱底板面至拉杆中心线与支柱中心线交点处的距离L=5416mm
?L?拉杆影响系数：??1???H???0?2?2L???3? ??H0??2?5416??2?5416? =1?????3??
80008000???? =0.246 球罐的基本自振周期
moH0??10?3455770?80003?0.246?10?3 T=??=3.14?=0.070s 383nEsJ3?10?193?10?1.94?1032.2.2地震力
综合影响系数 CZ=0.45 地震影响系数的最大值 α特征周期 Tg=0.3s
对应于自振周期T的地震影响系数：
max
=0.23
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沈阳化工大学学士学位毕业设计 第三章强度设计
?Tg αmax=??T???0.3???=???0.23=1.07 max??0.0765??0.90.9球罐水平地震力
Fe=Czαm0g=0.45×1.07×455770×9.81=2.15×106N
2.3风载荷计算
风载体形系数 K1=0.4 系数 ε1=1.0
风振系数 K2=1+0.35ε1=1+0.35×1.0=1.35 基本风压值 q0=45kg/m2
支柱底板面至球壳中心距离 H0=8m 风压高度变化系数 f1=1.14 球罐附件增大系数 f2=1.1 球罐的水平风力： Fw=
?4D0K1K2q0f1f2?10?6
2 =
3.14?115762?1.14?1.1?450?0.4?1.35?10?6 4 =3.2055×104N
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沈阳化工大学学士学位毕业设计 第三章强度设计
第三章 强度计算
3.1弯矩计算
（Fe+0.25Fw）与Fw的较大值为Fmax
Fe+0.25Fw=2.15×106+0.25×3.2055×104=2.16×106N Fw=3.2055×104 Fmax=2.16×106N
力臂 L=H0-l=8000-5416=2584mm 由水平地震力和水平风力引起的最大弯矩： Mmax= FmaxL=2.16×106×2584=5.58×109N?mm
3.2支柱计算
3.2.1单个支柱的垂直载荷
（1）上段支柱的重力载荷 操作状态下的重力载荷 G0?
液压试验状态下的重力载荷
mT= m1+ m3 +m6 + m7= 92039+800085+9388+4576=906088kg G0?m0g906088?9.8??0.88?106N n10m0g455770?9.8??4.47?105N n10（2）下段支柱的重力载荷
支柱的中心圆半径 R=Ri=5760mm 拉杆与支柱的夹角
180?2R2?5760?sin18?n?arctan?33? β=arctanl5416 单个支柱的横截面积 A=
??d420?d12??3.14?3772?3572?11524mm2 4??13
沈阳化工大学学士学位毕业设计 第三章强度设计
拉杆选用Φ42×6的钢管 材料0cr18ni9 单个拉杆的横截面积 Ap=
??d420?di2??3.14?422?302?678mm2 4?? 计算系数 K=1?2ApAcos3??1?2?678?cos333??1.027 11524 操作状态下的重力载荷
G04.47?105??4.197?105N G0=K1.027GT0.88?106??0.826?105N GT=K1.027（3）最大弯矩对下段与支柱产生的垂直载荷的最大值 Fi=?2Mmax2cos?iMmaxcos?i??? KnRnKR表3.2-1 AB向受力 A 向 受 力 I θ i B 向 受 力 -2cos/n -18° 18° 54° 90° 126° 162° θθi -2cosiθ/n 0 1 2 3 4 5 0° 36° 72° -0.2 -0.1618 -0.1618 -0.1902 -0.1902 -0.1176 0 0.1176 0.1902 108° 0.1618 144° 0.1618 180° 0.2 Mmax6.44?1090.1667?0.1667??9.83?105N（Fi）max= KR1.065?6150（4）拉杆作用在下段支柱上的垂直载荷的最大值
sin?jLFmaxsin?i Pi?j? dij?
180?180?nsinnRsinnn
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沈阳化工大学学士学位毕业设计 第三章强度设计
表3.2-2 AB向受力
A 向 受 力 I 0 1 2 3 4 θi 18° 54° 90° 126° 162° dij -0.0809 -0.0309 0.0309 0.0809 0.113 B 向 受 力 θi 0° 36° 72° 108° 144° dij -0.0951 -0.059 0 0 0 lFmax5416?2.49?106?0.0809??1.864?105N ∴（Pi-j）max=0.0809?R57603.2组合载荷：最大弯矩对下段支柱产生垂直载荷与拉杆作用在下段
3.2.1支柱上的垂直载荷之和的最大值发生在A向5号支柱
?Fi?Pi?j??0.1667MmaxlF?0.809max KRR6.44?10195416?9.83?105?0.809? ?0.1667?
1.065?61505760
?11.804?105N
操作状态下 下段支柱的最大垂直载荷 W0?G0?Fi?Pi?j??max?4.197?105?11.804?105?15.237?105N
液压状态下下段支柱的最大垂直距离
Fw3.2055?10465 WT?GT?0.3?Fi?Pi?j? ?0.826?10?0.3?11.804?10?6Fmax2.16?10 ?1.012?106 Wmax?1.012?106N
3.2.2单个支柱弯矩
（1）偏心弯矩
操作状态下赤道线的液柱高度 hoe?5760mm
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