用SW6-2011软件进行齿啮式卡箍强度计算
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卜简体法兰 ；２ 一 卡箍 ；３ 一 封头法兰 ；４ 一 防挤环 ；
５ － ０ 型 密 封 圈 ；６ 一 紧 定 螺钉 ； ７ 一 托环
１ 齿啮式卡箍快开结构组成及工作原理
齿 啮 式 卡 箍 快 开 结 构 主 要 由简 体 法 兰 、封 头 法 兰 、 卡箍 和 密 封 圈等 元 件 组 成 ，按 密 封 圈挤 压
卜简体法兰 ；２ 一 卡箍 ；３ － ０ 型密封圈；４ 一 封 头法 兰
图２ 轴向密封齿啮式卡箍结构简图 作者 简介 ：冯泉 （ １ ９ ７ ６ 一），男，江苏南京人wenku.baidu.com本科学历，工
程 师 。在 南 京宝泰 特种 材料 股份 有限 公司 从事压 力容 器设 计 工
作。
了 相 关 公 式 。 但 由于 计 算 公 式 多 且 过 于 繁 琐 ， 并 未 形 成 一个 通 用 的计 算 程 序 ， 因此 可 操 作 性 不 强 。Ｓ Ｗ６ 是 压 力 容 器过 程 设 备 强度 计 算 软 件 ， 以
ＧＢ １ ５ ０ 作为计 算依 据 。在其２ ０ １ １ 版零 部件 设计 中增
加 了齿 啮 式 卡 箍 的计 算校 核 方 面 的 内容 ，但 在 软 件 使 用 说 明及 各类 公 开文 献 中并 没 有 专 门介 绍 如 何 利 用 该 软 件 进行 齿 啮式 卡 箍 强 度 计 算 方面 的文 章 。因此 ，本文 结 合 实例 ，详述 利用 Ｓ Ｗ６ ． ２ ０ １ ｌ 软 件 进行 齿 啮式卡 箍强度 计算 的方 法 。
１ ０ 一 ■ 论 文广场
一
石 ２ ０ 油 １ ３ 和 年 化 第１ 工 ６ 设 卷 备
此 外 ， 齿数 越 多 ，每 个 齿 的环 向尺 寸 越 小 ，在 开
闭设 备 时卡 箍 的转 动 量 就越 小 。但 齿 数过 多会 造 成 齿 的加 工 量 增 大 、每个 齿 的 刚度 下 降 。 综合 考
度计算 ，设计制造 盲 目性较 大。本文 结合 实例介绍 了使 用Ｓ Ｗ ６ — ２ ０ １ １ 软件进行齿啮 式卡箍强度计 算的方法及设计要 点。 ［ 关键 词］Ｓ Ｗ ６ — ２ ０ １ １ ；齿啮 式卡箍 ；设计；强度计算
快 速 开 关 盖 式 压 力 容 器 简 称 快 开 式 压 力 容 器 ，是 指 将 盖 旋 转 某 一 角 度 或 锁 紧 件 移 动 一 定 距
图 ｌ 径向密 封齿 啮式卡箍结构简 图
简 体 开 口端 方 向也 开有 ｎ 个齿 槽 ， 齿 间尺 寸略 大 于 牙 齿 尺 寸 。在 快 开 结构 上 紧 时 ，封 头 法 兰 的齿 从 卡 箍 圈 的齿 间 隙 中插 入 ，旋 转 卡 箍 圈 ， 当法 兰 和
卡 箍 圈上 的三 个 齿 在 同一 位 置 时 ，快 开 结 构 即进 入 上 紧状态 。
齿形 。
总 体 原 则 ：封 头 法 兰 、筒 体 法 兰 和 卡 箍 圈 的 设 计 要 求 结 构 简单 、受 力 均 匀 、有 足 够 的刚 度 并 尽 量避 免 形 状 的突 变 ；对 不 可避 免 的结 构 不 连 续
性 ，主 要 从 降低 峰 值 应 力 考 虑 。具 体 有 以下 几 个 方面 。
２ ． １ 设 计条件 设 计 压 力 ：５ ． ５ ＭＰ ａ ；设计 温 度 ： １ ６ ０ ℃ ； 设 备 公 称 直 径 ：ＤＮ１ ２ ０ ０ ｍｍ； 快 开 口公 称 直 径 ： Ｄ Ｎ１ ５ ０ ｍｍ；介质 ：Ｔ Ｆ Ｅ 、Ｐ Ｔ Ｆ Ｅ 、水 、添加 剂 。 ２ ． ２ 快 开 结构设 计
离 ， 即可 完 成 启 闭 的压 力 容 器 。 由于 不 需 逐 个 拧 紧 或 松 开 紧 固螺 栓 ，快 开 式 压 力 容 器 的启 闭时 间 很 短 ，物 料 装 卸 方 便 ，因 而 在 频 繁 间 歇 操 作 场 合 获 得 广 泛 应 用 。 快 速 开 关 盖 装 置 的 结 构 形 式 很 多 ，按 其 基 本 原 理 大 致 可 分 为 卡 箍 式 、 齿 啮 式 、 压 紧 式 、剖 分 环 式 和 移 动 式 五 大 类 。快 开 式 压 力 容 器 在 齿 形 、 设 计 方 法 、 卡 箍 结 构 、密 封 结 构 、 强 度 计 算 等 方 面 有 许 多特 殊 之 处 。本 文 专 门 讨 论 和介 绍齿 啮式 卡箍 快 开结 构 的设计 和计 算方 法 。
变 形 的方 向可 分 为径 向密封 （ 见图１ ）和 轴 向密 封 （ 见 图２ ）两种 形 式 。在 筒 体法 兰 和封 头 法 兰 的外 缘上 各开有ｎ 个 齿 ，齿 形 一 一 对 应 且 固 定 位 置 不 变 。在 该 对 法 兰 的外 部 装 有 一 个 卡 箍 圈 ，该 圈沿
第１ ０ 期
一 ９一
用Ｓ Ｗ６ － ２ ０ １ １ 软件进行齿啮式卡箍强度计算
冯泉 ，沈晓莉 ，李勇 ，朱仕君
（ 南京宝泰特种材料股份有 限公司 ，江苏 南京 ２ １ １ １ ０ ０ ）
［ 摘 要］ 快开 门法兰开启方便，广泛用于需要经常启闭的压力容器。快开式压力容器以前按国外产品进行仿制，未经过强
虑 ，本 设备 齿 数设 计为 ８ 个 齿 。为 使封 头法 兰 的齿 能顺 利 地 从 卡 箍 圈 的 齿 间 隙 中插 入 ，齿 宽 与齿 槽 对 应 的角度 分别 设 计为 ２ ２ 。￣ １ ： １ ２ ４ 。 （ 见 图３ ） 。为
保 证 齿 的精 度 ，采 用 电火花 线 切 割 加 工 方 法 加 工
２结构设计
在ＨＧ ／ Ｔ ２ ０ ５ ８ ２ — ２ ０ １ １《 钢 制化 工 容 器 强度 计算 规 定 》 中 ，专 门 有 一章 对 齿 啮 式 卡箍 连 接 件 的载
荷 和 应 力计 算 原 理 作 了分 析 ，参 照 日本 Ｊ Ｉ Ｓ Ｂ ８ ２ ８ ４ 《 压 力 容器 快 速 开 闭装 置 的设 计 》标 准 ， 并给 出
５ － ０ 型 密 封 圈 ；６ 一 紧 定 螺钉 ； ７ 一 托环
１ 齿啮式卡箍快开结构组成及工作原理
齿 啮 式 卡 箍 快 开 结 构 主 要 由简 体 法 兰 、封 头 法 兰 、 卡箍 和 密 封 圈等 元 件 组 成 ，按 密 封 圈挤 压
卜简体法兰 ；２ 一 卡箍 ；３ － ０ 型密封圈；４ 一 封 头法 兰
图２ 轴向密封齿啮式卡箍结构简图 作者 简介 ：冯泉 （ １ ９ ７ ６ 一），男，江苏南京人wenku.baidu.com本科学历，工
程 师 。在 南 京宝泰 特种 材料 股份 有限 公司 从事压 力容 器设 计 工
作。
了 相 关 公 式 。 但 由于 计 算 公 式 多 且 过 于 繁 琐 ， 并 未 形 成 一个 通 用 的计 算 程 序 ， 因此 可 操 作 性 不 强 。Ｓ Ｗ６ 是 压 力 容 器过 程 设 备 强度 计 算 软 件 ， 以
ＧＢ １ ５ ０ 作为计 算依 据 。在其２ ０ １ １ 版零 部件 设计 中增
加 了齿 啮 式 卡 箍 的计 算校 核 方 面 的 内容 ，但 在 软 件 使 用 说 明及 各类 公 开文 献 中并 没 有 专 门介 绍 如 何 利 用 该 软 件 进行 齿 啮式 卡 箍 强 度 计 算 方面 的文 章 。因此 ，本文 结 合 实例 ，详述 利用 Ｓ Ｗ６ ． ２ ０ １ ｌ 软 件 进行 齿 啮式卡 箍强度 计算 的方 法 。
１ ０ 一 ■ 论 文广场
一
石 ２ ０ 油 １ ３ 和 年 化 第１ 工 ６ 设 卷 备
此 外 ， 齿数 越 多 ，每 个 齿 的环 向尺 寸 越 小 ，在 开
闭设 备 时卡 箍 的转 动 量 就越 小 。但 齿 数过 多会 造 成 齿 的加 工 量 增 大 、每个 齿 的 刚度 下 降 。 综合 考
度计算 ，设计制造 盲 目性较 大。本文 结合 实例介绍 了使 用Ｓ Ｗ ６ — ２ ０ １ １ 软件进行齿啮 式卡箍强度计 算的方法及设计要 点。 ［ 关键 词］Ｓ Ｗ ６ — ２ ０ １ １ ；齿啮 式卡箍 ；设计；强度计算
快 速 开 关 盖 式 压 力 容 器 简 称 快 开 式 压 力 容 器 ，是 指 将 盖 旋 转 某 一 角 度 或 锁 紧 件 移 动 一 定 距
图 ｌ 径向密 封齿 啮式卡箍结构简 图
简 体 开 口端 方 向也 开有 ｎ 个齿 槽 ， 齿 间尺 寸略 大 于 牙 齿 尺 寸 。在 快 开 结构 上 紧 时 ，封 头 法 兰 的齿 从 卡 箍 圈 的齿 间 隙 中插 入 ，旋 转 卡 箍 圈 ， 当法 兰 和
卡 箍 圈上 的三 个 齿 在 同一 位 置 时 ，快 开 结 构 即进 入 上 紧状态 。
齿形 。
总 体 原 则 ：封 头 法 兰 、筒 体 法 兰 和 卡 箍 圈 的 设 计 要 求 结 构 简单 、受 力 均 匀 、有 足 够 的刚 度 并 尽 量避 免 形 状 的突 变 ；对 不 可避 免 的结 构 不 连 续
性 ，主 要 从 降低 峰 值 应 力 考 虑 。具 体 有 以下 几 个 方面 。
２ ． １ 设 计条件 设 计 压 力 ：５ ． ５ ＭＰ ａ ；设计 温 度 ： １ ６ ０ ℃ ； 设 备 公 称 直 径 ：ＤＮ１ ２ ０ ０ ｍｍ； 快 开 口公 称 直 径 ： Ｄ Ｎ１ ５ ０ ｍｍ；介质 ：Ｔ Ｆ Ｅ 、Ｐ Ｔ Ｆ Ｅ 、水 、添加 剂 。 ２ ． ２ 快 开 结构设 计
离 ， 即可 完 成 启 闭 的压 力 容 器 。 由于 不 需 逐 个 拧 紧 或 松 开 紧 固螺 栓 ，快 开 式 压 力 容 器 的启 闭时 间 很 短 ，物 料 装 卸 方 便 ，因 而 在 频 繁 间 歇 操 作 场 合 获 得 广 泛 应 用 。 快 速 开 关 盖 装 置 的 结 构 形 式 很 多 ，按 其 基 本 原 理 大 致 可 分 为 卡 箍 式 、 齿 啮 式 、 压 紧 式 、剖 分 环 式 和 移 动 式 五 大 类 。快 开 式 压 力 容 器 在 齿 形 、 设 计 方 法 、 卡 箍 结 构 、密 封 结 构 、 强 度 计 算 等 方 面 有 许 多特 殊 之 处 。本 文 专 门 讨 论 和介 绍齿 啮式 卡箍 快 开结 构 的设计 和计 算方 法 。
变 形 的方 向可 分 为径 向密封 （ 见图１ ）和 轴 向密 封 （ 见 图２ ）两种 形 式 。在 筒 体法 兰 和封 头 法 兰 的外 缘上 各开有ｎ 个 齿 ，齿 形 一 一 对 应 且 固 定 位 置 不 变 。在 该 对 法 兰 的外 部 装 有 一 个 卡 箍 圈 ，该 圈沿
第１ ０ 期
一 ９一
用Ｓ Ｗ６ － ２ ０ １ １ 软件进行齿啮式卡箍强度计算
冯泉 ，沈晓莉 ，李勇 ，朱仕君
（ 南京宝泰特种材料股份有 限公司 ，江苏 南京 ２ １ １ １ ０ ０ ）
［ 摘 要］ 快开 门法兰开启方便，广泛用于需要经常启闭的压力容器。快开式压力容器以前按国外产品进行仿制，未经过强
虑 ，本 设备 齿 数设 计为 ８ 个 齿 。为 使封 头法 兰 的齿 能顺 利 地 从 卡 箍 圈 的 齿 间 隙 中插 入 ，齿 宽 与齿 槽 对 应 的角度 分别 设 计为 ２ ２ 。￣ １ ： １ ２ ４ 。 （ 见 图３ ） 。为
保 证 齿 的精 度 ，采 用 电火花 线 切 割 加 工 方 法 加 工
２结构设计
在ＨＧ ／ Ｔ ２ ０ ５ ８ ２ — ２ ０ １ １《 钢 制化 工 容 器 强度 计算 规 定 》 中 ，专 门 有 一章 对 齿 啮 式 卡箍 连 接 件 的载
荷 和 应 力计 算 原 理 作 了分 析 ，参 照 日本 Ｊ Ｉ Ｓ Ｂ ８ ２ ８ ４ 《 压 力 容器 快 速 开 闭装 置 的设 计 》标 准 ， 并给 出