柱销式快开压力容器整体有限元应力分析.pdf

《柱销式快开压力容器整体有限元应力分析.pdf》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、第37卷第3期化工机械327柱销式快开压力容器整体有限元应力分析王爱芝+(南京扬予检安公司)摘要介绍了一种新型柱销式快开门压力容器。通过接触单元来模拟柱销与销孔的接触过程，建立了基于整体有限元应力分析和应力分类评定的分析设计方法。大量工程设计表明，按该方法设计的压力容器满足结构强度和疲劳寿命的要求。关键词压力容器柱销式快开门装置设计应力分析有限元中图分类号TQ051．3文献标识码A文章编号0254-6094(2010)03-0327-04随着社会经济的发展，工业技术对快开门压力容器的要求越来越高，其用途也越来越广泛

2、。目前，快开门压力容器的开关门装置都是采用螺栓固定厚重的法兰环、齿啮式法兰或夹箍式法兰通过旋转进行开关门。开关门时大部分要借助电动、液压或气动等开关门装置进行驱动，手动开门极为费力，一旦这些驱动装置出现故障，就不能正常操作该容器设备，而且这砦附件置于压力容器罐盖上，使压力容器附加重量增加，开门不灵活且速度慢。由于这些开关门装置很笨重同时操作时会对压力容器有所冲击，使其工作不平稳，还会因为在放气泄压时，没有专门装置检测放压是否完全，对操作人员的安全性没有保障⋯。为此，有人提出了一种新型的柱销式快开门压力容器旧·。1基

3、本结构柱销式快开门压力容器由简体和与筒体适配的筒盖组成。筒盖上设有快开门装置(图1)，该快开门装置包括转盘、若干柱销以及若干连杆，柱销设在筒盖上，另外一端连接简体，转盘和每一个柱销都通过连杆连接，筒盖上设有防止筒盖转动的安全装置，且简体上设有与简体腔室连同的通气阀。懑毹!蚴＆、1f谛l爝孬刺柳i飞RN。／，J且I、＼．∥，才图1柱销式快开门结构简图、1——简体；2——拉杆；3——转盘；4——柱销；5——简盖；6——安全装置；7——扳手；8——连杆；9——报警器当需要开启罐盖时，先通过扳手转动转盘，由于连杆、转盘跟柱

4、销都是活动连接的，所以在转动转盘时可以带动连杆往一个方向转动，这样必然通过连杆带动柱销，对柱销有一个拉力，使得柱销和另外一端连接的筒体分离，方便快捷地实现了第一步的开启；然后再利用拉杆拉动整个筒盖，通过设置于简体上的旋转臂将筒盖打开，这样的方式开启筒盖迅速，而且对简体即压力容器的冲击很小，使其工作平稳。由于安全装置的设置，即使·王爱芝，女，1976年11月生，工程师。江苏省南京市，210048。328化工机械2010年筒体上的放气阀由于意外堵塞或其他原因失灵，也不会因为排气时泄压不完全对操作员工的安全产生威胁，提高

5、了安全性。这样的装置制造容易，其生产成本较低。该柱销式快开门结构构思巧妙，与现有其他快开门技术相比具有如下优势：a．罐盖苇鼍轻，开门安全、灵活、迅速；b．工作平稳，对简体无冲击；C．制造简单、容易H．成本低；d．代替原本厚重的法兰环，外观漂亮。2有限元分析原理以某流态化十燥设备厂生产的硫化罐为例，对其进行结构设计和有限元建模，并给出结构危险截面的应力评定。该硫化罐按GB150．1998《钢制压力容器》∞1进行设计，由于筒体与筒盖之间的快开门结构目前仍没有相应的设计标准，需用有限元方法进行，因此，许用应力仍按GB15

6、0中的有关规定选取。评定方法参照JB4732．1995《钢制压力容器——分析设计标准》H1。采用有限元方法对柱销式快开结构进行应力分析，国内外尚未见相关报道，但对于类似结构齿啮式快开结构的研究已有大量资料町供参考。早期研究的共同特点是一’61：假设齿与齿之间的接触边界条件已知，将容器从齿间分开，对上、下法兰两部分单独进行应力分析，或通过咬合点(假设上、下法兰在咬合点处位移相等)将上下法兰连在一起分析。确定接触边界条件的方法是：假设接触面应力分布形式，再利用轴向力平衡关系计算具体数值。在对上法兰和凸形封头进行分析时，

7、为防止发生轴向刚体位移，往往假设封头顶部的轴向位移为零。浙江大学郑津洋等人认为，齿与齿之间的接触面上不仅相互挤压，而且相对滑动；凸形封头顶部的轴向位移也不等于零。接触面上的应力难以事先确定，因为它取决于齿间的接触状态，而接触状态又随着加载过程发生变化。因此，考虑齿间的接触摩擦问题更符合容器的实际状况。通过接触单元来数值模拟齿的接触过程，建立了齿啮式快开容器整体有限元分析模型。通过弹塑性计算，直接求得容器的塑性载荷，建立弹塑性设计方法¨1。设计实践和工程应用表明，按该方法设计的快开门压力容器，不仅满足强度和寿命要求，

8、而且能优化结构、减轻重量和降低制造成本。通过分析发现，由于柱销式快开结构中销与销孔之间的相互关系与上述齿与齿之间的接触关系类似，因此，笔者采用接触单元来模拟柱销与销孔之

9、’日J的接触过程，建立快开结构的整体有限元j模型进行必要的应力分析设计。3有限元分析方法该硫化罐设备公称直径l400mm，设计压力0．68MPa，设计温度150℃。端盖和简体的材料为Q235