彈簧選型設(shè)計

1、彈簧支吊架設(shè)計 AECSOFT 北京艾思弗計算機軟件技術(shù)有限責(zé)任公司北京艾思弗計算機軟件技術(shù)有限責(zé)任公司 2010 彈簧支吊架設(shè)計彈簧支吊架設(shè)計 l彈簧設(shè)計基礎(chǔ)理論 lCAESAR II中的支吊架設(shè)計 l輸入數(shù)據(jù)示例 l輸出數(shù)據(jù) l實際案例分析 l備注 為什么選用彈簧支吊架？ 在熱脹導(dǎo)致管線存在豎直方 向位移處，彈簧支吊架提供 支撐力。 彈簧支吊架設(shè)計彈簧支吊架設(shè)計 恒力彈簧支吊架 恒力彈簧支吊架在這個的位移變化范圍內(nèi)能夠提供一個恒定的支承力 。 理論上恒力彈簧的荷載變化率應(yīng)該為零，但實際上荷載變化率最高可 達到6%。 彈簧支吊架設(shè)計彈簧支吊架設(shè)計 可變彈簧支吊架 可變彈簧支吊架是一個能夠提供

2、一個隨垂直位移變化的支承力的豎直可變彈簧支吊架是一個能夠提供一個隨垂直位移變化的支承力的豎直 螺旋彈簧。螺旋彈簧。 注：彈簧支承力的變化將導(dǎo)致荷載轉(zhuǎn)移到相連的設(shè)備或鄰近彈簧上。從 而它使管系的應(yīng)力增加。 彈簧支吊架設(shè)計彈簧支吊架設(shè)計 彈簧支吊架設(shè)計基本步驟 n計算彈簧荷載計算彈簧荷載 n確定垂直方向位移確定垂直方向位移 n從廠家彈簧表中選彈簧從廠家彈簧表中選彈簧 n確定彈簧支吊架的理論安裝荷載確定彈簧支吊架的理論安裝荷載 1.校核彈簧的行程和荷載變化率校核彈簧的行程和荷載變化率 彈簧支吊架設(shè)計彈簧支吊架設(shè)計 彈簧支吊架設(shè)計條件 熱載操作狀態(tài)下的彈簧荷載。由管道的自重、保溫、介質(zhì)重量、閥 門/法

3、蘭等剛性件的重量計算得來。 彈簧行程彈簧運行工況下的垂直位移范圍。安裝態(tài)位置與操作態(tài)下 總的行程距離。 彈簧等級對于被選彈簧來說為常量，單位為N/m。 理論冷態(tài)荷載在熱載的基礎(chǔ)上加上或減去所選彈簧等級與行程距離 的乘機。 實際冷態(tài)荷載應(yīng)用管系的空管重量、彈簧的初始荷載及彈簧等級計 算得出的荷載。一般情況下只被用于冷態(tài)校核彈簧。 彈簧支吊架設(shè)計彈簧支吊架設(shè)計 2021-7-3AECsoft 荷載變化率彈簧荷載達到熱載時的荷載變化率 制造商推薦值為25% （MSS SP-58） 其它：常規(guī)管道為25%，高危管道為10% 注：恒力彈簧支吊架許用荷載變化率為6% %100 熱載 彈簧行程彈簧等級 荷

4、載載變化 %100 熱載 冷載熱載 彈簧支吊架設(shè)計彈簧支吊架設(shè)計 彈簧支吊架設(shè)計彈簧支吊架設(shè)計 CAESAR II中彈簧的自動設(shè)計 l運行載荷分配工況（支架熱載） l運行操作態(tài)工況（彈簧支架行程） l彈簧表選彈簧 l冷熱載荷完全落在彈簧的工作范圍內(nèi) l載荷變化率的計算值小于給定值 l所選彈簧尺寸滿足最小凈空要求 l如果單個彈簧不符合要求，軟件自動選擇兩個彈簧并聯(lián) l如果兩個彈簧不符合要求，軟件將選擇恒力彈簧 lCAESAR II軟件將彈簧等級和理論安裝載荷輸入到其它載荷工況的彈 簧位置。 彈簧支吊架設(shè)計彈簧支吊架設(shè)計 自動設(shè)計彈簧選項 l多工況彈簧設(shè)計 l單個支架位置的多彈簧選擇 l計算實際安

5、裝載荷 l用戶自定義的選彈熱載 彈簧支吊架設(shè)計彈簧支吊架設(shè)計 彈簧設(shè)計中的載荷工況設(shè)置 彈簧支吊架設(shè)計 在CAESAR II中添加彈簧支吊架 彈簧支吊架設(shè)計彈簧支吊架設(shè)計 彈簧設(shè)計控制數(shù)據(jù) 針對整個系統(tǒng)的寬泛的彈簧設(shè)計準則 彈簧設(shè)計的全局控制彈簧設(shè)計的全局控制 設(shè)計數(shù)據(jù)默認值：設(shè)計數(shù)據(jù)默認值： 用于彈簧設(shè)計的熱態(tài)工況數(shù)量 （一個） 允許使用短程彈簧（允許） 載荷變化率許用值（25%） 選用的彈簧表（1-ANVIL） 附加的設(shè)計準則：附加的設(shè)計準則： 計算實際安裝載荷 剛性支架位移準則 最大許用行程范圍 多工況選項 以上所列所有值對任一單個的彈簧設(shè)計控制表格進行控制 彈簧支吊架設(shè)計彈簧支吊架設(shè)計

6、 彈簧支吊架設(shè)計 彈簧支吊架設(shè)計 簡單的彈簧支吊架 彈簧支吊架設(shè)計 彈簧支吊架生根在管道或容器上 彈簧支吊架設(shè)計 容器帶給彈簧支吊架的位移 彈簧支吊架設(shè)計 彈簧附近的固定/約束 可以釋放彈簧節(jié)點4倍或5倍范圍內(nèi)的任意的固定或約束 彈簧支吊架設(shè)計 用戶自定義彈簧的工作載荷 為什么定義工作載荷？ 釋放點沒有減下管嘴載荷。 計算彈簧的熱載沒有完全的減少管嘴的載荷。 （熱載計算值=2376lb）嘗試新的熱載4500lb。 彈簧支吊架設(shè)計 多工況設(shè)計選項 彈簧支吊架設(shè)計 彈簧支吊架設(shè)計 設(shè)計選項 極限范圍極限范圍-允許應(yīng)用彈簧表中的彈簧極 限范圍。 冷態(tài)吊零冷態(tài)吊零-選用冷態(tài)吊零方式作為選彈依據(jù)。 熱載

7、居中熱載居中-當(dāng)一個彈簧定型后，熱態(tài)載 荷應(yīng)該落到整個載荷范圍的 中間位置。 剛性支架的位移標準剛性支架的位移標準-當(dāng)豎直位移小于 給定值時用剛性支架替換彈簧。 最大允許行程限制最大允許行程限制-當(dāng)豎直位移大于給定值， 選用恒力彈簧替換可變彈簧。 彈簧支吊架設(shè)計 彈簧輸出報告 彈簧支吊架設(shè)計 彈簧支吊架設(shè)計 計算選彈位移考慮彈簧剛度的影響 l考慮彈簧剛度對選彈位移的影響考慮彈簧剛度對選彈位移的影響 一般計算選彈位移不考慮彈簧剛度的影響。如果管道柔軟，彈簧剛度大 ，忽略彈簧剛度會導(dǎo)致實際的彈簧熱載不同理論計算結(jié)果。CII提供工況定義 中選擇“as designed” 來包含彈簧剛度對選彈位移的影

8、響。（用戶也可以在 配置界面中選擇“Include Travel cases to default to ”As Designed“.) 如果用 戶選擇該方法，彈簧報告告誡用戶現(xiàn)場調(diào)整冷載和彈簧報告冷載（Field Installed load）一致。 l設(shè)計出來的彈簧及其剛度被當(dāng)作H載荷，代入到熱態(tài)和冷態(tài)工況中。 Hanger vs Restraint （選彈位移不考慮剛度影響） 彈簧支吊架設(shè)計 Hanger vs Restraint （選彈位移考慮剛度影響） 彈簧支吊架設(shè)計 考慮冷緊的彈簧設(shè)計 當(dāng)冷緊和彈簧設(shè)計在同一個管系模型出現(xiàn)時需要特殊考慮，冷緊需要 在載荷分配工況被刪除，在彈簧行程計

9、算的操作工況再加進來。這個問 題通常出現(xiàn)在管道豎直方向冷緊附近的一個或幾個彈簧處。 彈簧支吊架設(shè)計 冷緊于彈簧的先后順序 l對于先加冷緊再加彈簧的情況，直接定義冷緊材料，進行錯 誤檢查后，打開工況編輯器，選擇Recommended程序自動 推薦工況，并計算。 l對于先加彈簧再加冷緊的情況，應(yīng)將不加冷緊管道彈簧各點 的位移求出后，手動給定管系的各彈簧點位移，以位移載荷 D表示。 彈簧支吊架設(shè)計 彈簧支吊架設(shè)計 先加彈簧后加冷緊的工況定義先加彈簧后加冷緊的工況定義 先加彈簧再加冷緊 2030 1 ZH1 14 13.005 24313. 30691. 0. 4904. 32.588 CHINAPO

10、WER LOAD VARIATION = 21% 2060 2 ZH1 15 0.442 38691. 38981. 0. 6539. 86.315 CHINAPOWER LOAD VARIATION = 1% 2077 2 ZH4 13 54.671 20550. 25554. 0. 915. 137.329 CHINAPOWER LOAD VARIATION = 20% 2085 1 91.539 47439. * CONSTANT EFFORT SUPPORT * 2095 1 ZH4 16 57.219 39750. 52209. 0. 2177. 159.108 CHINAPOWER

11、 LOAD VARIATION = 24% 2130 2 ZH4 12 -54.226 19645. 15922. 0. 687. 27.803 CHINAPOWER LOAD VARIATION = 23% 2140 1 ZH2 14 -21.756 36621. 31287. 0. 2452. 2.604 CHINAPOWER LOAD VARIATION = 17% 彈簧支吊架設(shè)計 先加彈簧再加冷緊 3030 1 ZH1 14 13.005 24313. 30691. 0. 4904. 32.588 CHINAPOWER LOAD VARIATION = 21% 3060 2 ZH1 1

12、5 0.442 38691. 38981. 0. 6539. 86.315 CHINAPOWER LOAD VARIATION = 1% 3077 2 ZH4 13 69.671 19177. 25554. 0. 915. 137.329 CHINAPOWER LOAD VARIATION = 25% 3085 1 134.539 47439. * CONSTANT EFFORT SUPPORT * 3095 2 118.219 26104. * CONSTANT EFFORT SUPPORT * 3130 2 ZH4 12 -54.403 19657. 15922. 0. 687. 27.8

13、03 CHINAPOWER LOAD VARIATION = 23% 3140 1 ZH2 14 -21.756 36621. 31286. 0. 2452. 2.604 CHINAPOWER LOAD VARIATION = 17% 彈簧支吊架設(shè)計 彈簧支吊架設(shè)計 柔性系統(tǒng)中的彈簧-輸入數(shù)據(jù)表 彈簧支吊架設(shè)計 彈簧支吊架設(shè)計 柔性系統(tǒng)中的彈簧-彈簧表 彈簧支吊架設(shè)計 柔性系統(tǒng)中的彈簧-定型 彈簧支吊架設(shè)計 彈簧支吊架設(shè)計 彈簧支吊架設(shè)計 彈簧支吊架設(shè)計 彈簧選型注意事項 l彈簧選型時，應(yīng)該用理論安裝載荷去選擇彈簧而非實際安 裝載荷。 lCAESARII計算彈簧時，彈簧的自重應(yīng)該被加到彈簧的冷 、熱載荷當(dāng)中。但不用于選彈簧。 l設(shè)計支架時彈簧支吊點的水平位移應(yīng)該被考慮。保證這個 位移不會導(dǎo)致支架的脫空和彈簧吊桿角度偏移超過6度。 可以考慮吊桿的偏裝或者應(yīng)用