沈阳化工大学学士学位毕业设计 第三章强度设计
（4）组合载荷
操作状态下拉杆承受的最大压缩载荷
T0?T01?T2?T3?1.938?103?7.763?103?1.559?105?1.656?105N 液压状态下拉杆承受的最大压缩载荷
FTT?TT1?0.（3T2?T3）wFmax?3.966?103?0.3?(7.763?103?1.656?105)?4.8693?10?4.983?103N62.49?104
3.5.2拉杆稳定性校核
计算长度系数 k?3
?3.14??(424?304)?1.129?106mm4 拉杆截面的惯性矩 J?（d04?di4）6464 拉杆的惯性半径 ri? 拉杆细长比
J1.129?106??97.97mm A11524??R3180?l?(2Rsin)2?2n=1?5416?(2?6150?sin180)?33.77mm
2?97.972ri2拉杆材料常温下的屈服点 ?s?205Mpa
拉杆材料0Cr18Ni9的常温下弹性模量 Es?193?103Mpa 拉杆换算细长比 ????s33.77205???0.351
?Es3.14193?103??0.215 系数?2?0.986 ?3?0.152 弯矩平面内的轴心受压拉杆稳定
?p?122?1?[(0.986?0.152?0.351?0.3512)?(0.986?0.152?0.3512)?4?0.3512]?2.64222?0.351[(?2??3???2)?(?2??2?2)?4?2] 拉杆的许用应力：[?]c??s1.5?137Mpa
T01.656?105 操作状态下拉杆的稳定性校核 ??92.4Mpa?[?]c
?pAp2.642?67821
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TT4.983?103 液压状态下拉杆的稳定性校核??2.732Mpa?[?]c
?pAp2.642?6783.5.3拉杆与支柱连接焊缝强度验算
焊缝长度 Lp??d0?3.14?42?132mm 角焊缝系数 ?a?0.6
拉杆承受的最大拉力 Fi?j)max1.774?105T?(pcos??cos35??2.166?105N 焊缝许用应力 [?]w?0.4?s?a?0.4?132?0.6?32Mpa 拉
杆
与
支
柱
连
接
焊
缝
的
剪
切
应
力
FT2.166?1050.71L??28.89Mpa?[?]w
pSp0.71?132?83.5.4拉杆螺纹小径计算
拉杆最大拉力 F(pi?j)max1.774?105T?cos??35?2.166?105cos?N 拉杆的许用应力 [?]c??s1.5?137Mpa
拉杆腐蚀裕量 CT?2mm 螺纹小径计算
.13?FT[?]?C?2.166?105dT?1T?1.13?2?44.9mm
T137取45mm
3.5.5销子直径
[?]p?0.4?s?0.4?205?82Mpa
d?0.8FT2.166?105p[?]?p82?41.12Mpa
3.5.6耳板厚度
[?]c??137Mpa
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校
核
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FT2.166?105 ?c???38.45mm
dp[?]c41.12?1373.5.7翼板厚度
耳板材料的屈服点 ?s?205Mpa 翼板材料的屈服点 ?s?205Mpa
?a??c?s38.45205????19.22mm 2?s22053.6支柱与球壳连接最低点的应力校核
3.6.1a点剪切应力
支柱与球壳连接焊缝单边弧长 Lw?2270 球壳a点的有效厚度 ?ea?26mm 操作状态下a点的剪切应力
G0?（Fi）（Fi）5.23?105?9.83?105max?0?K??1.065?13.58Mpa
2Lw?ea2?2270?26液压状态下a点的剪切应力
4Fw4.8693?1065GT?0.（3Fi）1.07?10?0.3?(9.83?10)?6Fmax2.49?10?T?K??1.065?9.09Mpa2Lw?ea2?2270?263.6.2 a点的纬向应力
操作状态下a点的液柱高度 hoa?8358mm 液压状态下a点的液柱高度 hTa?8358mm 操作状态下物料在a点的液柱静压力
Poa?hoa?2g?10?9?8358?480?9.8?10?9?0.04Mpa 液压状态下物料在a点的液柱静压力
?9P?8358?1000?9.8?10?9?0.082Mpa Ta?hTa?3g?10操作状态下a点的纬向应力
?01?(P?Poa)(Di??ea)(0.1?0.04)(12300?26)??15.55Mpa
4?ea4?2623
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液压状态下a点的纬向应力
?T1?(PT?PTa)(Di??ea)(0.1?0.082)(12300?26)??20.21Mpa
4?ea4?263.6.3 W点应力校核
操作状态下a点的组合应力
?oa??01??0?15.55?12.73?28.28Mpa
液压状态下a点的组合应力
?Ta??T??0?20.21?9.09?29.3Mpa
1应力校核
?oa?28.28Mpa?[?]t?137Mpa ?Ta?29.3Mpa?0.9?s?184.5Mpa
3.7支柱与球壳连接焊缝的强度校核
555 G0?（Fi）maxK?5.23?10?9.83?10?16.04?10N
F GT?0.（3Fi）wK?1.07?106N
Fmax 支柱与球壳连接焊缝尺寸 S?8mm
W1.07?106 支柱与球壳连接焊缝剪切应力 ?w???42Mpa
1.41LwS1.41?2270?8 支柱与球壳材料屈服点较小值 ?s?205Mpa
焊缝许用剪切应力 [?]w?0.4?s?a?0.4?205?0.6?49.2Mpa 应力校核 ?w?42Mpa?[?]w?49.2Mpa
3.8人孔接管设计
3.8.1计算如图：
球罐的人孔是操作人员进出球罐进行检验以及维修用的，在现场阻焊需要进行焊后整体热处理的球罐，人孔又称为进风、燃烧口及烟气排除烟囱用。因此人孔直径的选定必须考虑操作人员携带工具进出球罐方便（在北方还要考虑冬天操作人员穿棉服工作能进出），及热处理时工艺气流队截面的要求。一般选用DN500较适宜。
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通常球罐上设有两个人孔，分别在上、下极带上，（若球罐必须焊后整体热处理，则人孔应设置在上、下极带的中心）人孔与球壳相焊接部分应选用与球壳相同或相当的材质。
3.8.2接管设计
（1） 接管材料
与球壳相焊接的接管最好选用与球壳相同的材料，低温球罐低温用的钢管，
并保证在低温条件下具有足够的冲击韧性，接管的补强结构材料，也应该遵循同样要求。
（2） 开孔位置
球罐开孔应尽量设计在上、下极带上，便于集中控制，并使接管焊接能在制造厂完成，便于进行焊后消除应力热处理，保证接管焊接部位的质量。开孔应该与焊缝错开，其间距应大于3 倍的板厚，并且必须大于100mm。在球罐焊缝上不应开孔。如果不得不在焊缝上开孔时，则被开孔中心两侧，各不少于1.5倍开孔直径的焊缝长
度必须经100%合格.
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