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圣泰储罐|卧式容器及鞍座设计

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当卧式容器的尺寸和重量一定时,从减小支座反力的角度出发,支座数量似乎应该多些为好。但是当容器的支座数超过2个小时,由于各支承面不可能绝对地计算各支承的反力,因此卧式容器一般都采用2个鞍座(或座圆式支座)支承。

卧式容器及鞍座设计包括鞍座本身的强度计算以及由于支座反力作用于容器而在容器上引起的各项局部应力校核等二个方面的内容。

目前各国设计规范中对卧式容器及鞍座的设计都是基于L.P.Zick于1951年提出的“双鞍座大型卧式容器的应力”一文的方法。此法系以受均布载荷外伸简支梁的弯矩和剪力分析为基础,并在实测应力的配合下,铺以某些假设和理论推导而得出的半经验、半理论的方法。虽然某假设和理论推导存在明显的不甚合理,但是,基于实测应力并配合这些假设和理论推导而得出的各应力式以及规定的应力校核条件,是能够确保容器安全的。

卧式容器支于双鞍座上犹如一受均布载荷的外伸简支梁。当支座截面处和跨距中间处的弯矩相互接近时圆筒上的应力分布更为合理。根据材料力学中对双支承外伸梁的计算,外伸长度A和总长L的关系当取A=0.207L时,可得支座截面处和跨距中间出的弯矩相等。

但实际上由于支座截面处的筒体应力较跨距中间处的筒体应力复杂,故常取支座截面处的弯矩略小于跨距中间处的弯矩,而规定取A小于等于0.2L。

除操作压力外,卧式容器所承受的主要附加载荷为自由重引起的轴向弯矩和横剪力。由于各类封头在承受轴向弯矩时其抗弯刚度大于圆筒,故往往利用封头对圆筒抗弯、抗剪的加强作用,即尽量使外伸断A值缩小以使封头靠近支座而能对支座处的圆筒截面加强,故在的条件下还规定尽量使。

鞍座包角的大小不仅直接影响到鞍座处圆筒上的应力分布,而且也影响到容器支座系统重心的高低、如果大,则鞍座处圆筒上的应力小。系统重心低,较稳固,但鞍座结构较为笨重。一般采用的鞍座包角为三种。

为适应因容器自重或温度变化而引起的容器挠曲或轴向伸缩,常使其中一个鞍座允许产生轴向移动,最常用的方法是将鞍座支于滚轮上。或将鞍座底板上的基础螺栓空沿容器轴向开成长圆形。