[發明專利]基于動載荷抑制的多支座大型鍋爐的支撐載荷的設計方法

無效

• 申請號: 201010133148.4
• 申請日: 2010-03-26
• 公開（公告）號: CN101799103A
• 公開（公告）日: 2010-08-11
• 發明（設計）人: 陳陽;方勃
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: F16M7/00
• 分類號: F16M7/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 楊立超

技術領域

本發明涉及支撐載荷的設計方法，具體涉及一種多支座大型鍋爐的支撐載荷的設計方法。

背景技術

由于實際工作的要求，鍋爐的尺寸越來越大。傳統設計方法應用雙支座對鍋爐進行支撐已經無法滿足實際需求。應用多支座對大型鍋爐進行支撐是解決問題的最佳方法。但是由于大型鍋爐屬于柔性結構，設計規范中并沒有給出多支座柔性大型鍋爐的支座靜載荷計算方法，所以多支座大型鍋爐支座靜載荷的計算方法對實際鍋爐支座設計來說具有非常重要的指導意義。

而且在鍋爐實際運行中，隨著液體在管道中的流動以及鍋爐內液體晃動也對支座設計提出了對動載荷抑制的要求。

在大型鍋爐整體強度計算中，最主要的受力部件是大型鍋爐的支座。如果支座由于強度發生破壞，它所帶來的失效會導致整個鍋爐發生非常嚴重的后果。而運行時，液體晃動產生的動載荷對支座也提出了苛刻的可靠性要求。對于傳統雙支座結構，可以將鍋爐結構簡化為剛體進行計算，但是對于多支座鍋爐支撐結構，則必須考慮鍋爐的柔性。此外，在靜支撐載荷設計完成后，需要對鍋爐實際運行中管道液體流動以及鍋爐內液體晃動產生的動載荷進行抑制。由于鍋爐參數不同，需要的阻尼力也不相同，而且在實際應用阻尼材料時，過大的阻尼力對動載荷抑制會起反作用，所以需要測試動載荷抑制元件最佳阻尼值，并將其應用到動載荷抑制機構中。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于動載荷抑制的多支座大型鍋爐的支撐載荷的設計方法，以解決現有雙支座結構無法滿足大型鍋爐支撐問題及大型鍋爐運行時動態載荷的抑制問題。

本發明為解決上述技術問題采取的技術方案是：

本發明所述基于動載荷抑制的多支座大型鍋爐的支撐載荷的設計方法的具體過程為：

步驟一、計算鍋爐的筒體重量G_體、封頭重量F以及鍋爐筒體內水的重量G_水；

步驟二、對雙支座大型鍋爐的結構體系、載荷和支座做出如下簡化：

結構體系的簡化：大型鍋爐的構架是通過焊接形成的，符合力學中對變形固體的連續性假設、均勻性假設和各向同性假設，且當承受垂直于其軸線的外力時，發生的是彎曲變形，因此簡化為梁分析；

支座的類型：按照被約束條件確定支座的類型，大型鍋爐的支座點處的豎向移動被限制，大型鍋爐的支座是滾動鉸支座；

荷載：大型鍋爐主要承受的是重力載荷，包括兩端封頭的重力；將鍋爐簡化為梁分析后體現的荷載則是均布荷載和集中荷載，為求出梁的撓度值，應在梁的中點和梁的集中荷載處設置結點；

步驟三、支座支撐靜載荷計算：

大型鍋爐空載時，只有兩個支撐，根據大型鍋爐的相關參數、形狀，建立的力學模型(簡之梁力學模型，如圖1所示)，兩端為外伸結構，所受均布載荷q由其筒體及其附件自重產生，F為兩端封頭的重量，支座A和支座B之間的梁AB段的長度為L，兩端外伸的長度為L₀，梁的彈性模量為E，截面對形心軸的慣性矩為I；

求出梁的支座反力：以整個梁為研究對象，因為結構為完全對稱，由平衡方程得出支座反力；然后，求剪力方程和彎矩方程；在距A端x處取一橫截面，其左側梁上只有均布載荷q，剪力和彎矩方程為：

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