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摘要：本文主要介绍带刚性环支座设备的材料力学计算方法。
关键词：刚性环；底板；筋板；材料力学
１、概述
随着低压立式耳式支撑设备逐渐大型化，使用常规耳式支座在考虑各种弯矩影响后计算设备壳体弯矩一般不能满足强度要求。为节省成本并保证设备壳体强度，刚性环支座的使用逐渐增多。
一般说来，刚性环支座由垫板、刚性环、筋板和底板组成。其中重量较大的部分是垫板和刚性环，对于垫板和刚性环的设计决定了刚性环制作设计的合理性
２、刚性环支座的受力特点
带刚性环设备设计考虑的主要载荷是内压、重力、由偏心载荷、风载荷和地震载荷等引起的弯矩和其他外载荷。
由于带刚性环设备内压一般较小，且对壳体的作用可以抵消弯矩作用，做刚性环设计时一般不予考虑。对于风载荷和地震载荷等非恒定载荷，不考虑载荷系数。
下面就以图1所示设备为例，分析刚性环支座各部件的受力情况。
如图，设备直径9000mm，壳体与垫板壁厚20mm，垫板宽度1120mm，腐蚀裕量3mm，刚性环宽度460mm，刚性环厚度50mm，底板数量为6个，底板宽度450mm，底板径向长度400mm，底板厚度50mm，筋板长度600mm，筋板厚度50mm，筋板间距300mm，所有零件采用Q345R。设备操作重量542000kg，单个支座反力1100000N。
图1 刚性环简图
3、刚性环支座的理论计算方法
刚性环支座的材料力学计算是部件的独立计算，主要分为底板的抗拉及抗压计算，筋板的稳定性计算，及支座、垫板和壳体的截面组合应力计算。
3.1 底板计算
底板受支座反力1100000N作用，采用两端简支受均布力平板的力学模型，可计算底板承受最大压应力σ=252MPa，许用压应力【σ】=292.5MPa。
3.2 筋板计算
筋板做稳定性校核，筋板柔度72，临界柔度142，应力计算结果σ=53MPa，许用压应力【σ】=80MPa。
3.3截面组合应力计算
将底板支座反力按弯矩等效的方法转化为刚性环受径向力，F=1220000N。
将六支座整圆刚性环简化成两端固支的60°圆弧梁，圆弧中心受径向力，梁截面由设备壳体、垫板和刚性环组成，壳体和垫板有效加强长度与设备内径和厚度有关，受力情况和梁截面情况如图2所示。
图2 梁受力和截面情况
按照材料力学求解可知，固支梁中心受集中力，最大弯矩出现在中心或支撑位置，体现在这里为支座处或两支座中间位置。
通过求解可知，本例几何参数下，支座处弯矩与周向力的组合应力为184MPa，许用应力【σ】=185MPa，两支座中间位置弯矩与周向力的组合应力为110MPa，许用应力【σ】=185MPa。
应力结果汇总如下表所示，从结果可以看出，按照理论方法对零件进行单独受力分析，根据不同零件受力特点选择许用应力，过程科学结果合理。
表1 应力分析结果
4、结论
刚性环支座的材料力学设计方法可以方便快捷的进行刚性环支座的强度计算。在考虑组合截面应力的过程中，未计及筋板的加强作用，所得结果是偏保守的。
参考文献：
（1）刘鸿文. 材料力学Ⅱ[M]. 北京：高等教育出版社，2011：72-104
（2）曲建平等. 刚性支座的设计计算[C]. 天津：中国天辰工程有限公司，2009：1-7
论文作者:孙博
论文发表刊物:《基层建设》2017年第34期
论文发表时间:2018/4/2
标签：支座论文; 刚性论文; 应力论文; 底板论文; 弯矩论文; 载荷论文; 垫板论文; 《基层建设》2017年第34期论文;