齿啮式快开装置工程概算和有限元计算.pdf

第6期 一9一 齿啮式快开装置的工程概算及有限元计算 宋鸿军，郑小华，杨蜀光 (浙江美洲豹特种设备有限公司，浙江 台州318050) [摘 要]对 目前齿啮式快开装置的设计及计算进行了分析说明，结合原化工部相关计算提出了一种简便的工程计算方法，该 方法有利于加快计算进度，对齿啮式快开装置的设计和计算有一定的帮助。目前存在着工程计算与有限元计算相比的差别， 有限元法是 目前较为理想的计算方法。 [关键词]齿啮式快开装置；球封头；强度；疲劳；分析；有限元计算 1工程背景 全英文的界面及为满足各行业计算功能造就的功 齿啮式快开装置是指一种带月牙型间断均匀 能菜单使得该软件在使用中存在许多不便。尤其 分布齿的承压快开结构。一般包括盖封头、盖法 是建模、分网格的前处理系统，使得设计人员在 兰、筒体法兰及卡箍四部分。其中后三项多数情 计算时不能随心所欲地修改相关模型细节，往往 况下存在月牙型间断齿，以满足快开要求 。这种 需要重新建模、分网格。尤其是针对此类快开装 装置用于各行业的特定工艺装备中，如橡胶行业 置的快开结构，局部和总体结构不连续处的不同 的硫化罐、制造复合材料的热压罐、建材制砖、 尺寸造成不合理的结果，需要来回调整，重新建 水泥管等的蒸压釜，医药、食品行业用消毒、杀 模、分网才能得到较为满意合理的计算结果。为 菌锅及木材行业的浸渍罐、蒸煮罐等。但它的快 此，此项计算需花费长则一周，短则2～3天的设计 开部分因结构和受力、使用等限制，目前还没有 时间。影响了此类产品的设计周期，使制造周期 统一的设计规范标准及计算办法。早年产品大都 延长、设计成本增高。 采用国外同类产 品仿制，后来多按原化工部及 SW6上提供的特定结构 (如图1)进行设计和计 算。近年来，随着计算机技术的发展，有限元法 得到了较大的应用。2009年新版 《固定式压力容 器安全技术监察规程》正式提出了快开装置的设 计计算要考虑疲劳分析，而有限元法是 目前进行 (a)两法兰齿啮式 (b)三法兰齿啮式 疲劳分析的最佳工具。 图 2 常见低中压快开法兰 本人根据 目前此类快开装置在低中压容器上 广泛使用的结构 (如图2)，结合本单位快开容器 的情况，利用原化工部相关计算及相关其它资料， 对常见的带球形封头的盖法兰进行了工程强度分析 计算和研究，提出了一种初步快开结构的强度校 核，然后利用这种强度校核过的尺寸进行具体建模 的有限元强度和疲劳分析计算，以得到精确解。该 方法可方便快开装置的有限元设计计算。同理，也 (a)与筒体连成整体 (b)采用整体卡箍的 可分别对图2所示的其他结构建立类似的工程初步 的齿啮式快开型 齿啮式快开型