锅炉集箱吊耳的强度计算方法.pdf

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1、技术与市场技术研发20l4年第21卷第8期锅炉集箱吊耳的强度计算方法周庆壳，康钦福，周家勇(华西能源工业股份有限公司，四川自贡643001)摘要：介绍了锅炉集箱吊耳的强度计算方法，讨论了WRC107、ASME以及中国标准中的因吊耳附件引起的集箱局部应力的计算方法，并提出了集箱管壁上的局部最大表面应力极限值。关键词：锅炉；集箱吊耳；强度计算；局部应力计算doi：10．3969／j．issn．1006—8554．2014．08．0110引言随着我国国民经济的不断进步和发展，电站锅炉逐步向大容量和高参数发展，与此

2、同时，对锅炉安全性能的要求也越来越高。大型电站锅炉均采用全悬吊结构，锅炉本体和锅炉范围内管道基本都通过吊杆装置悬吊在锅炉构架上，吊杆装置必须具有足够的强度来保证锅炉在各种规定工况下长期安全可靠运行。图2纵向吊耳正是由于吊杆装置强度在保证锅炉安全性能方面的重要2吊耳强度计算的方法和步骤性，目前国内各家锅炉厂都基本实现了吊杆装置及其零件的标横向吊耳和纵向吊耳在外载荷作用下，吊耳本身的强度计准化、通用化和系列化，只要进行简单选型就能保证吊杆装置算方法是一样的。下面以环向吊耳(图3)为例，采用JB／T的可靠性。锅炉

3、本体及其连接管道是通过吊杆装置的管部连6735—93《锅炉吊杆强度计算方法》⋯的方法来说明吊耳强度接件与吊杆装置连接在一起的，此连接件通常采用受压元件上计算的方法和步骤。的焊接吊耳板和u型箍吊架结构，其中焊接吊耳由于具有结构简单牢固、刚性好、承载大、制造安装方便、使用时不易产生变形和扭曲等优点而在锅炉受压件上得到广泛使用。焊接在受压元件上的吊耳，作为锅炉本体与吊杆装置之间的中间环节，其承载能力的可靠性也直接影响到锅炉的安全性。受压元件上耳板承受很大外部载荷时，将在耳板根部的管壁上产生较高的局部应力。为了受压

4、元件的安全，必须对外部载荷通过耳板而在管壁引起的局部应力进行计算，并限制其不超过一定的极限值。由于锅炉设计规范中主要受压元件的计算并未包括外载荷引起的局部应力的计算，设计人员往往只重视受压元件本身的强度计算和吊杆装置的正确选型，却忽视了受压元件承载附件局部应力的计算。1吊耳的结构形式图3环向吊耳结构尺寸锅炉吊杆装置的吊耳(直接焊在集箱、管道或管子上)分为本文所用公式符号说明：横向吊耳(图1)和纵向吊耳(图2)两种。bl——吊耳的实际宽度，mm；bl——吊耳的理论计算宽度，；——集箱外径，；——,rmmDmm

5、dh吊耳的开孔直径，mm；d，——销轴直径，mm；e一一计算载荷的偏心距(见图4)，mm；F——计算载荷，N；F，——垂直于管子轴线的载荷分量，N；击——吊耳上孔边缘到吊耳边缘的尺寸，mm；hs,r——吊耳的计算剪切高度，mm；管子耳板的厚度系数；——管子耳板图1横向吊耳的单位长度载荷，N／mm；L，——管子耳板的载荷系数；P——19技术研发TECHN0L0GYANDMARKETVO1．21．No．8，2014集箱的计算压力，MPa；R——集箱的平均半径，mm；￡——集箱力(+)或压应力(一)。的有效壁厚，

6、mm；占——吊耳的实际厚度，mm；or¨——销轴对由于集箱外载荷不带交变性质可免除疲劳分析，因此取孔的支承应力，MPa；or——孔对销轴的支承应力，MPa；K=K=1．0，即不考虑吊耳与集箱连接处边缘过渡引起的二7-——销轴的切应力，MPa；[or]——吊耳的许用应力，MPa；次局部弯曲应力和一次局部薄膜应力集中。集箱吊耳部位可[or]——销轴的许用应力，MPa；[or]——集箱强度计算时的忽略重量均布载荷的作用，因此，管壁最大表面正应力由一次许用应力，MPa．[or]——集箱的许用局部弯曲应力，MPa。总

7、体薄膜应力、一次局部薄膜应力和一次局部弯曲应力三部分1)销轴直径应同时满足以下条件：组成。按照应力分类原则，管壁最大表面应力极限值应取≤1．5[]。销轴的切应力：r：≤0．6[]7r0n集箱管壁承受的吊耳反作用力可分解为垂直于管子轴线销轴的支承应力：=音D≤1．2[]的径向拉伸载荷(P)、沿圆筒周向和轴向的横向剪切载荷(Vc、，ⅡVL)、沿圆筒周向和轴向的外力矩(M、M)。通过吊耳作用在2)集箱吊耳的厚度应满足以下条件：集箱上的径向载荷、沿圆筒周向和轴向的外力矩与内压叠加都销轴对孔的支承应力：荔≤·2[]将

8、在集箱管壁上引起环向及纵向的一次局部薄膜应力和一次3)集箱吊耳的宽度应同时满足以下条件：局部弯曲应力(or／or)；沿圆筒周向和轴向的横向剪切载荷将在集箱管壁上引起横向的剪切应力()。局部应力的组合校核6f_，一ax{．6)条件是：吊耳的实际宽度取：b=b+4吊耳宽度还应符合以下尺寸要求：r，=一[，)≤1．5[]b—d^≤8f，=0．35～0．5501计算集箱局部应力的主要内容就是计算集箱在各种外载4)集箱吊耳