锅炉大件吊装手册 常用计算(吊耳、销轴部分)

锅炉大件吊装手册常用计算

目录

一、吊耳的计算

二、销轴的计算

三、梁

四、支撑腿

五、双承重粱

六、水压试验堵板

一、吊耳的计算

大型设备的吊装方案的安全平稳实现与吊耳结构形式有直接关系。当正确合理的吊装方案确定后，根据起吊设备的结构特点、外形尺寸，设计出结构合理、利于操作、安全可靠的吊耳是一个很关键的问题。

目前所使用的吊耳主要分两大类：管式吊耳与板式吊耳，其中板式吊耳在电力建设应用很多，下面主要介绍板式吊耳的计算。

板式吊耳的基本形式如下图所示：

板式吊耳

为了增加板式吊耳的承载能力，可以在耳孔处贴上两块补强环（如下图所示），图中的肋板是为了增加板式吊耳的侧向刚度和根部的焊缝长度而设置的。

带有补强环的板式吊耳

板式吊耳的计算方法很多，据笔者统计有近10种之多，下面主要介绍两种，第一种是根据实践经验简化后的计算方法，第二种就是著名的拉曼公式。

1、简化算法

(1)拉应力计算

如上图所示，拉应力的最不利位置在c －d 断面，其强度计算公式为：

[]2()P R r σσδ

=

≤-

其中：σ—c-d 截面的名义应力， P —吊耳荷载，N

[σ]—许用应力，MPa ，一般情况下， [] 1.5

s

σσ=

（2）剪应力计算

如图所示，最大剪应力在a-b 断面，其强度计算公式为：

[]()p P A R r ττδ

=

=

≤-

式中：[τ]—许用剪应力，MPa ， []

στ=

（3）局部挤压应力计算

局部挤压应力最不利位置在吊耳与销轴结合处，其强度计算公式为：

[]c c P d σσδ

=

≤⨯

式中：[]c σ：许用挤压应力，MPa ，[][]1.4c σσ=。 （4）焊缝计算：

A ：当吊耳受拉伸作用，焊缝不开坡口或小坡口，按照角焊缝计算：

h

h

e w

k P h l τ

τ⨯⎡⎤=

≤⎣⎦

⨯

P —焊缝受力， N k —动载系数，k=1.1，

e h —角焊缝的计算厚度，0.7e

f h h = ，f h 为焊角尺寸，mm ；

w

l —角焊缝的计算长度，取角焊缝实际长度减去2f h ，mm ；

h

τ⎡⎤⎣⎦

—角焊缝的抗压、抗拉和抗剪许用应力，

h

στ⎡⎤=⎣⎦[]σ为母材的基本许

用应力。

B ：当吊耳受拉伸作用，焊缝开双面坡口，按照对接焊缝计算：

(2)h

h

k P

L σ

σδδ

⨯⎡⎤=

≤⎣⎦- 式中：

k —动载系数，k=1.1； L —焊缝长度，mm ；

δ—吊耳板焊接处母材板厚，mm ；

h

σ⎡⎤

⎣⎦

—对接焊缝的纵向抗拉、抗压许用应力， []0.8h

σσ⎡⎤

=⎣⎦，[]

σ为母材的基本许用应力。 2、拉曼公式

目前，国内很多规范和标准采用了著名的拉曼公式，现根据《水利水电工程钢闸门设计规范》（SL74-95）介绍吊耳的计算.

(1)吊耳的宽度、厚度与吊耳孔直径的关系(下图)，可按下式选用：

(2)吊耳孔壁承压应力按(K2)式进行验算，吊耳孔拉应力按(K3)式验算：

式中P——一个吊耳孔所承受的荷载，N；

——吊耳板的厚度，mm；

r、R——如上图，R取B/2与(r+a)二者中之小者；

〔〕、〔〕——容许局部紧接承压应力和孔壁抗拉应力，按下表《机械零件的许用应力》取用。

二、销轴计算

1、概述

轴按受载情况分为：转轴、心轴和传动轴。销轴属于心轴，不传递扭矩，只承受弯矩和剪力作用。

销轴连接是起重机械金属结构中常用的连接方式，它可以满足两构件相对转动的需要,并便于拆装。

销轴要满足以下几方面的要求：选择材料合适，结构受力合理，有足够的强度和刚度，避免或减少应力集中，耐腐蚀和耐高温，有良好的加工工艺性，装配适当，定位可靠等。

2 销轴的材料

销轴的常用材料有碳素结构钢，如Q235、Q275等；优质碳素结构钢，如35、45、50等；低合金高强度结构钢，如Q345等；合金结构钢，如35SiMn、20Cr、40Cr、35CrMo等。

在设计销轴中，要采用合理的热处理方式，考虑制造加工工艺，力求经济合理。

销轴的常用材料及其力学性能见下表：

3 销轴的结构设计

销轴的结构设计就是确定轴的合理外形和结构尺寸。根据被连接件的类型和受载情况选择合理的定位方式和固定方法。

4 销轴的强度计算

4.1 许用应力

4.1.1 许用正应力 当0.7s b σσ＜时，[] 1.5s σσ= 当0.7s b σσ≥时，[] 2.2b σσ=

4.1.2 许用剪应力

[][τσ=4.2 静强度计算

简化模型，添加约束，施加载荷，受力分析，找出危险截面及危险点，求出最大弯矩和最大剪力值，计算弯曲正应力和剪切应力。

已知销轴承受载荷为P ，销轴直径为d ，跨度为l ，动载系数为2φ，强度计算如下

4.2.1 受力简图

4.2.2 内力图

弯矩图

m ax 4P l M =

式中：

max

M ——最大弯矩，N m m ⋅ P ——销轴承受的载荷，N