设备力矩与重心计算实例

设备力矩与重心计算设备吊装前，应对设备力矩与重心计算，找出吊点位置催化分馏塔吊装分析（稳定性校核计算）催化分馏塔由于现场吊装场地的限制，所以需采用整体吊装的方法进行，因为催化分馏塔设备体积较大的圆筒形设备，尤其是设备壁厚较薄，高度达到了56米，所以在吊装过程中保证设备自身的稳定性是整个吊装施工的重点。1、催化分馏塔主要参数：材质：16MnR序号名称外形尺寸（直径*高*厚） 单位重量（Kg）1上封头4600X1205X12+3Kg26982筒体14600X23450X12+3Kg400343筒体24600X10000X16+3Kg216434筒体34600X10000X20+3Kg262225裙座4600X1000X20+3Kg244806下封头4600X1205X20+3Kg41507附件Kg约14000催化分馏塔^4600/55000 1Kg132800催化分馏塔外形尺寸：2、催化分馏塔稳定计算主导思路根据催化分馏塔主要技术参数，拟定该塔的稳定性（刚性）计算应按以下步骤进行：1） 静载荷时吊点处设备截面的受外力稳定性（刚性）计算，与钢材可塑性极限值做对比，根据校核结果考虑加固措施；2） 整个设备（承受最大弯矩）重心位置的稳定性（刚性）计算，与钢材屈服强度、做对比，根据校核结果考虑加固措施；3）吊装过程中（动载荷）时吊点处设备截面的受外力稳定性（刚性）计算，与钢材可塑性极限值做对比，考虑是否需要加强该处加固措施。3、计算前主要数据准备1）设备中心位置的确定（进行近似计算）首先计算设备下段的重心点位置：由于设备为圆筒形设备，重心点处于圆筒的轴心线上，假定设备下段的中心点为G1处，下段设备两段重心点距离的1/2为L，并设L距离重心点的距离为a，下段设备1/2的重量为Ga和Gb，（忽略下封头和底座环位置重量的突变）。代入重心计算公式求下段重心：由重心点物体弯矩相等得GaX（L-a）=GbX（L+a）Ga=（筒体2和筒体3重量/2+裙座筒体重量）/2+底座环+下封头+附件=32652+2000+4150+4000=42802KgfGb=（筒体2和筒体3重量/2+裙座筒体重量）/2+附件=28324+4000=32802Kgf42.8XC15.1/2-a)=32.8X(15.1/2+a)a=1.0m=1000mmG1=Ga+Gb=75604Kgf另外还要计算设备下段的重心点位置：由于设备上段筒体均为12mm厚钢板，忽略上封头位置重量的突变，故重心点处于圆筒的轴心线上，即在设备上段总长的1/2处，也是设备圆筒的中心点处(G2点)。L=24549/2=12275mm所以G2=57200Kgf最后用同样的方法计算设备重心点位置由于设备为圆筒形设备，重心点处于圆筒的轴心线上，假定设备下段的中心点为G0处，整台设备两段重心点距离的1/2为L,并设L距离重心点的距离为a,上段设备的重量为G1,下段设备的重量为62。代入重心计算公式求设备重心：由重心点物体弯矩相等得GlX(L-a)=G2X(L+a)75.6X(14.7-a)=57.2X(14.7+a)a=2.03m=2030mm具体位置见下图：2) 筒体主要技术参数：设备主要材质：16MnR设备主要板厚：12/16/20mm钢材许用应力：钢材6<16mm[o]抗拉、抗压、抗弯取310N/mm2钢材16mm<6<40mm[o]抗拉、抗压、抗弯取295N/mm24、静载荷时吊点处设备圆筒截面的受外力稳定性(刚性)计算1) 吊点处最大应力由于设备在翻身过程中，12mm圆筒节的吊点处为吊装应力集中点，现校核该点处承受最大应力；圆环的几何形状和受力的对称性,使其变形和内力也是对称的。现将圆环分成两部分(下图),利用内力的对称性以及力平衡方程，则可求得作用于圆环截面上的力N0=p/2,剪力Q0=0。但弯矩M0(多余约束力矩)不能由平衡条件求出，因而为一次静不定系统，见图3c。基本静定系如图3d。故：G0=Ga+Gb=(75604Kgf+57200Kgf)/2=132804X9.8/2=6.5X105N截面积：F=n(d2-d12)/4=n(46242-46002)/4=5.53X104mm2惯性距：J=n(d4-d14)/64=n(46244-46244)/64=1.47X1011mm4截面系数：W=n(d4-d14)/(32d)=n(46244-46004)/(32X4624)=6.36X107mm3形心位置座标emax=2312mm最大应力omax=pa/W=Mmax/W=6.5x105x2312/1.47X107=1022Mpa而材料16MnR的os屈服强度=345Mpa所以筒壁必须进行加固处理，具体见吊装方案，如下图示意:5、整个设备（承受最大弯矩）重心位置的稳定性（刚性）计算假设设备下吊耳位置设置在从裙座底部上来距离为a，而设备下吊耳位置设置在从设备顶部下来距离为2a。吊点处设备受力弯矩示意图强度验算a=M/W+P/F式中：M支架所受弯矩W 截面系数P（P1+P2）/2设备最大受力=6.5*105NF截面积假定P1*（26158-a）＞P2*（28549-2a）G0点承受最大弯矩M=P1*（26158-a/2）-P1*a/26158=26158*P1-P1*a/26158-a/2P1则弯矩计算公式o=M/W+P/F将［B=310Mpa代入公式310=（26158*P1-P1*a/26158-a/2P1）/6.36*107+6.5*105/5.53*10426158*P1-（310-6.5*105/5.53*104）*6.36*107=P1*a/26158-a/2P126158*6.5*105-298*6.36*107=a/