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1、第八章 钢制卧式容器第一节 卧式容器受力分析【学习目标】学习JB/T4731-2005钢制卧式容器，掌握双鞍座支承卧式容器的受力 状态分析和容器强度计算.一、JB/T4731钢制卧式容器标准简介JB/T4731-2005钢制卧式容器标准规定了钢制卧式容器的设计、制造、检验和验收 的要求。该标准适用于设计压力不大于35MPa,在均布载荷作用下，由两个位置对称的鞍式支座 支承的卧式容器。二、双鞍座支承卧式容器结构1、支座 卧式容器支座采用鞍式支座（见图8-1）。当支座焊在容器上时，其中的一个支座应采用滑动支座或滚动结构。卧式容器一般采用双鞍座支承，两个鞍座对称相向布置。2、支座的配置支座的位置应尽
2、量使支座中心到封头切线的距离A小于或等于0.5R （R：圆筒的平均 a a半径，R =R. + 5/2）,当无法满足这一要求时，A值不宜大于0.2L。i n九沟L上-一J * 一_-图 8-1 鞍式支座支承的卧式容器三、双鞍座支承卧式容器受力分析1、支座反力F mg22、圆筒轴向弯矩圆筒轴向最大弯矩位于圆筒中间截面或鞍座平面上（见图8-2）。叨线 h H1TH1上的諭 体靜th戟命g鞍睡T曲我荷-底也反山/huu、瞬僅少问戴叩则力阳图 8-2 卧式容器载荷、支座反力、剪力及弯矩图1）圆筒中间横截面上的轴向弯矩计算：m i=FL2）鞍座平面上的轴向弯矩计算：22 h 2)1 +aiL _ 4 A
3、 rh L 1 + i-3L=-FA.A R 2 - h 21 - + ai L2 AL7Th1 +3L3、圆筒剪力最大剪力位于圆筒支座处横截面上（见图8-2），剪力计算：4、圆筒周向弯矩圆筒鞍座平面上还存在周向弯矩的作用（见图8-3）。单丈曲力#皆5、1-网慕屈丨的琵:忙r jrpJf曲力撬Mt-出匸il、无脯翌删时暗糰估丁-帕f平何内时h）恫弹圈韓近截臣时图 8-3 圆筒周向弯矩图当无加强圈或加强圈在鞍座平面内时，其最大弯矩点在鞍座边角处，Mp=K6FRa；当加强 圈靠近鞍座平面时，其最大弯矩点在靠近横截面水平中心线处，每个加强圈上的最大弯曲力 矩 Mp=K6FRa/n（n 为加强圈个数）
4、。四、双鞍座支承卧式容器应力状态的定性分析1、圆筒中间横截面圆筒中间横截面承受较大的轴向弯矩。在最高点处产生轴向压应力，如果压应力过大有 可能造成圆筒中间横截面最高点处受压失稳（压瘪）；在最低点处产生轴向拉应力，该应力与 内压产生的薄膜应力相叠加，有可能造成圆筒中间横截面最低点处强度不足而破坏。圆筒中间横截面上，由压力及轴向弯矩引起的轴向应力计算：最高点处：p RMG = ca 11283.14R28ea e最低点处：p RMG = c_a + 12283.14R28ea e2、鞍座平面（1）鞍座平面上圆筒也承受较大的轴向弯矩，与圆筒中间横截面一样，要计算由压力及 轴向弯矩引起的轴向应力。注：
5、P = 180 -0.2 A=2 +B. 6图 8-4 支座处圆筒轴向应力位置a）当圆筒在鞍座平面上或靠近鞍座处有加强圈或被封头加强（即4WR/2）时，轴向应a力位于横截面最高处见图8-4 a）当圆筒未被加强时，轴向应力。3位于靠近水平中心 线处见图8-4 b）:p RMG = ca 23 263.14 KR 28e1 a eb）在横截面最低点处：p RMG = c_a +24 283.14K R 28e2 a e（2）鞍座平面上，由周向弯矩引起的圆筒周向应力计算： 无加强圈圆筒（见图8-5），垫板起加强作用时，要求垫板的厚度应不小于0.6 倍圆筒厚度，垫板的宽度应不小于圆筒有效宽度b2垫板包
6、角应不小于（併12）。一般情况下 加强板（垫板）宜取等于壳体圆筒厚度。图 8-5 圆筒周向应力的位置（无加强圈）a）在横截面的最低点处:b）在鞍座边角处：当L/R三8时：当L/RV8时：c）鞍座垫板边缘处：当L/R三8时：kK Fry =556 + Ze re24(54(5+5rere3K F2262F3 K FG / = 6645 b25 2e 2 ereFR+5re当L/RV8时：3、切向剪应力计算1）圆筒切向剪应力计算F12 K FRG / = 6 a645 bL 5 2e 2 e图 8-6 圆筒切向剪向应力位置圆筒被封头加强（即AWR/2）时，其最大剪应力t位于圆筒上靠近鞍座边角处C、
7、 aD 点见图 8-6 b）。KFT =3R 8ae注：a = 17140 圆筒未被封头加强（即AR/2）时：a圆筒在鞍座平面上有加强圈，其最大剪应力 t 位于截面的水平中心线处 A、 B 点见图 8-6 a）在鞍座平面上无加强圈或靠近鞍座处有加强圈，其最大剪应力t位于靠近鞍座边角 处C、D点见图8-6 b）KFT =3R 8aeL - 2 A4L + _ h3 i2）封头切向剪应力计算圆筒被封头加强（即AWR /2）时，封头的最大剪应力计算:KF4 一R 8a he以上公式中：k系数。当容器不焊在支座上时，取k=1；当容器焊在支座上时，取k=0.1。KK9系数，祥见JB/T4731-2005
8、。b圆筒的有效宽度，取b = b +1.56、：R 8 ，mm。22a n6圆筒有效厚度，mm。e6 鞍座垫板有效厚度， mm。re五、鞍座设计当卧式容器的鞍式支座按JB/T4712选取时，在满足JB/T4712所规定的条件时，可免去 对鞍式支座的强度校核；否则，应按JB/T4731-2005钢制卧式容器标准7.4条款进行强 度校核。JB/T4712鞍式支座设计条件：设计温度200C ；地震设防烈度8度（II类场地土）。鞍座包角一般为120150。钢制鞍座宽度b一般大于或等于8応。当采用JB/T4712 的鞍座时，b值应取筋板大端宽度与腹板厚度之和。鞍座材料的选用:鞍式支座材料为Q235-A,
9、也可用其他材料。垫板材料一般应与容器筒 体材料相同。焊接材料的选用参照有关标准。当鞍式支座设计温度等于或低于-20C时，应根 据实际设计条件，必要时设计者可以对腹板等材料提出附加低温检验要求，或是选用其他合 适的材料。地脚螺栓宜选用符合GB/T700规定的Q235或符合GB/T1591规定的Q345。如采用其 他碳素钢，则n =1.6；如采用其他低合金钢，则n三2.0。SS六、释义双支点支承的钢制卧式容器，在计算时的力学模型是将卧式容器简化为承受均布载荷的 双支承外伸梁，其危险截面主要有三个：圆筒中间横截面、鞍座平面上的圆筒横截面、封头 切线横截面。 在圆筒中间横截面上，圆筒主要受力状态是由压
10、力引起的薄膜应力与轴向弯矩引起 的弯曲应力的组合轴向应力，该组合轴向应力与鞍座位置、鞍座垫板、加强圈数量等无关。 在鞍座平面的圆筒横截面上，圆筒受力状态较为复杂，包括轴向组合应力、周向弯 矩引起的周向应力、切向剪应力；而且在该横截面上影响应力状态的因素也较多，包括鞍座 位置、鞍座垫板、加强圈数量、圆筒的长径比等，因此计算公式也分为许多种情况，应用时 要注意。 在封头切线横截面上，要计算封头切向剪应力。第二节 教学设计综合练习1：应用SW6软件完整设计教学项目一，打印强度设计计算书。教学项目一：100m3C （戊烷）储罐5综合练习2、应用CAD软件绘制教学项目一设备装配图，打印图纸。教学项目一：100m3C （戊烷）储罐5
