球罐盘梯的设计方法

《球罐盘梯的设计方法》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、球罐盘梯的设计方法闫思和，韩纪凯大庆石化工程有限公司摘要：介绍一种球罐盘梯的设计方法。关键词：球罐盘梯设计方法原理公式推导1、球罐盘梯概述球罐盘梯的设计大致有如下三种:1.1球罐外部盘梯由两部分组成，赤道线下是45°斜梯，赤道线上是45°盘梯。盘梯又分两段，盘梯的下段是绕圆柱体的螺旋线，上段是弧形盘梯。1.2球罐外部盘梯由四段梯子组成，第一段至第三段为不同直径的圆柱螺旋线组成，第四段为斜梯。此种盘梯的优点是适合各种直径的球罐，上下较舒适，没有陡升陡降的感觉,盘梯较为美观。缺点是行走路径长，耗材量较大，制造、安装稍复杂,盘梯侧板与球罐外表面的距离不能保证为常量。在球罐直径较小时，盘梯侧板与

2、球罐外表面的距离的偏差显得尤为突出。此种盘梯在设计上也是较为常用的一种。1.3球罐外部盘梯由两部分组成，赤道线下是45°斜梯,赤道线上是准球面螺旋线（不通过球中心轴）。此种盘梯的优点是行走路径短，上下较舒适，耗材量小，制造、安装较容易，盘梯侧板与球罐外表面的距离始终保持为常量，盘梯的美观程度好。缺点是不太适合较小直径和较大直径的球罐,踏步板分布不均匀,特别是直径较小的球罐。2、球罐盘梯设计方法、原理与主要公式推导2.1上部盘梯的技术要求2.1.1盘梯由内外侧板和适当数量的踏步组成。2.1.2要求内侧板下边线与球面的距离始终保持不变。2.1.3外侧板下边线与球面的距离从赤道附近开始逐渐变小

3、，在盘梯与顶平台相连接处，外侧板下边线与球面的距离应等于内侧板下边线与球面的距离。2.1.4盘梯侧板上边线必须与平台上表面平齐。2.1.5在水平投影图上盘梯中心线与顶平台必须正交。2.1.6踏步板应水平，并指向盘梯的旋转中心轴。2.2上部盘梯的形成规律众所周知，若球面经纬线上一动点分别沿着经纬线作等角运动，其动点形成的轨迹为球面螺旋线。在球面范围内动点轨迹的水平投影为一直径等于球罐半径的圆柱面与球体正插相贯并过球顶中心所形成的相贯的一部分。球面盘梯的侧板下边线(如图1、图2所示)可认为是一种特定情况下的圆柱面与球面（或旋转椭球面）正插相贯后的一部分。这种下边线只是近似于球面螺旋线，不是真

4、正的球面螺旋线。因为球面螺旋线必须经过球顶中心，而盘梯侧板的下边线都不过球顶中心，甚至实际的梯子中心线也不过球顶中心。本文把它称为准球面螺旋线。2.2.1盘梯的内侧板可认为由一与球罐同心的假想球与一直径小于假想球半径的竖直柱面垂直正插，并内切于该假想球赤道圆面形成的相贯线上部附近的一部分圆柱面，该赤道圆上部的右侧部分相贯线即为盘梯内侧板的下边线。2.2.2.盘梯外侧板可认为由一与球罐同心并共一根垂直轴的假想旋转椭球面与一直径小于椭球水平半轴，并与内侧板的假想竖直圆柱面同轴的假想直圆柱面垂直正插，并内切于该假想旋转椭球面的赤道圆面形成的相贯线上部附近的一部分圆柱面。该椭球赤道圆上部的内侧部

5、分相贯线即为盘梯外第1页共11页侧板下边线。2.2.3.内外侧板的下边线在盘梯任意水平回转角的方向上，对应点的高度相同。图12.3上部盘梯的公式推导部分所采用的符号R---球罐的内半径δ---球壳板厚度R球---球罐的外半径R球=R+δR假---假想圆球的半径R假=R球+t图2t---考虑结构安装、保温等情况，盘梯内侧板下边线或顶平台下平面与球壳表面的最小距离O’球---球心Xo---在所选用空间直角坐标系中，O’球在x轴上的位置a---假想旋转椭球面在水平方向上的半轴b---梯子全宽（包括内外侧板厚）b侧---梯子侧板宽度O柱---假想竖直圆柱中心轴

6、x0

7、---O柱至O’球之间的距离

8、r---O柱至梯子宽度中心假想竖直圆柱面的半径r内---O柱至梯子内侧板柱心侧假想竖直圆柱面的半径，r内=r-b/2r外---O柱至梯子外侧板假想竖直圆柱面的半径，r内=r+b/2S---梯子外侧板下边线上任一点到O’球的距离α---右旋盘梯任意位置向心线与起始位置向心线所夹的水平回转角α终---盘梯终点向心线与起始位置向心线所夹的水平回转角R顶平---顶平台的半径L内---α角度时,内侧板柱心侧水平投影的弧长L外---α角度时,外侧板柱心侧水平投影的弧长R顶平max---顶平台的最大半径δ顶平---顶平台平台板的厚度Z顶平---顶平台板上平面相对于赤道平面的高度2.4盘梯内侧板下边线计

9、算公式的推导以竖直圆柱中心线为空间直角坐标的z轴,z轴与赤道平面上交点O柱为坐标系的原点。O柱点与盘梯起始点的连线为正向x轴，从x轴右旋90°方向为正向y轴。在该坐标系中，球心坐标为O’球(x0,0,0)(如图1、图2所示)。据2.2中盘梯的形成规律，设内侧板柱心侧假想竖直圆柱面的半径为r内,假想球的半径为R假则:第2页共11页R假=R+δ+tR假=r内-x0⑴⑵因为在赤道外内切，所以在上述空间直角坐标系中，以r内半径的竖直圆柱面方