冷却塔设计说明书2机械毕业设计

冷却塔设计说明书2机械毕业设计内容摘要：

天津大学仁爱学院 2020届本科生毕业设计（论文） 13 冷却塔壳体和计算方法很多，有的很复杂，但都不能完全精确的计算出准确结果。 为简化设计，仅考虑拼接处局部区域承载 [6]，而其余部分只考虑失稳而不承载。 承载局部是由两块壳体翻边法兰拼接成 ―T‖形肋。 肋的宽度为 16t（ t 为壳体厚度）。 共 8条肋，法兰翻边的厚度为 12mm。 上塔体的惯性矩表示如下 222 2 2 2[] I x F D F DFD/ 2 / 4（ ） （ ） 式（ 47） 式中 F——肋的截面积 D——冷却塔直径 1700 2910 1660 800 380 图 42 上塔体构造尺寸 图 43 上塔体构造尺寸 天津大学仁爱学院 2020届本科生毕业设计（论文） 14 （ 2）上塔体强度计算 ① 风荷载 设冷却塔使用地区的基本风压 W0=50Kg/m2（ MPa），安装高度为 10m，由 《 工业与民用建筑结构荷载规范 》 查得高度系数为 K2=，基本风压调整系数为 K1= ，则单位高度塔体表面上 的风压为 [7]： 2 1 0 ? 444 63 63 0 29 5 10 10 10 10 10W K K D WMPa            式（ 48） 上塔体风压分布，如图 所示 380800860DCBA ABCD15N/cm14N/cm 图 44 上塔体风压分布 其中 45. 15 10 2. 91 0 0. 14 9ABq q M P a     43 .0 1 0 1 0 1 .7 0 .0 8 8Cq q M P a   D ② 上塔体垂直荷载 上塔体的垂直荷载包括风机重、安装维修人员重和机械附件、壳体自重等 [8]。 设垂直荷载为 10000N，超载系数为 ， 动荷系数为 ， 则正常运转 时冷却塔上塔体的垂直荷载为 ： 2 1 0 0 0 0 1 .2 1 .4 1 6 8 0 0PN    ③ 上塔体内静压 上塔体内静压 为－ 10(约取 100Pa)， 取超载系数 ， 则 100 120q Pa  内 － － 天津大学仁爱学院 2020届本科生毕业设计（论文） 15 其它荷载与上塔体无关 ， 故从略。 （ 3）强度计算 上塔体上用螺栓固定在冷却塔的钢支架上 ， 故可将上塔体看作是固定在钢支架上的悬臂梁来简化计算。 此时 A、 B、 C 三点处由风荷载引起的弯距分别为： 22 1 / 2 38 38 6324CCMqN c m     式 （ 49） 221 / 2 86 80 38 1 / 2 86 1 / 2 80 / 3 86 6 204 204 3 86 86 0.( ) ( )5 3 80 3 8620( ) ( )()A C A C A CM q q q q qN c m                ＋ ＋ ＋ － ＋ － ＋＋ ＋ ＋ 式 （ 410） 肋的横截面积为 22 .4 1 0 1 9 .2 1 .24 7 .0 4F cm    式 （ 411） 考虑到迎风面和背风面各 1 根肋 F 及 45176。 方向两根肋折合成一根肋承载， A， B，C 三点的截面弯曲模数分别为： 32 2 9 127354ABW W Fcm   式 （ 412） 3 2 4 7 1 7 015980CW cm   式 （ 413） A、 B、 C、截面的最大弯曲应力分别为： 2/2 0 5 6 6 7 .5 / 2 7 3 5 47 .5 2 /0 .7 5 2A m a x A AMWKg c mM P a  式 （ 414） 2/2 0 5 6 6 7 .5 / 2 7 3 5 47 .5 2 /0 .7 5 2A m a x A AMWKg c mM P a  式 （ 415） 天津大学仁爱学院 2020届本科生毕业设计（论文） 16 2/9 0 0 5 7 .3 9 / 2 7 3 5 43 .2 9 2 /0 .3 2 9 2B m a x B BMWKg c mM P a  式 （ 416） 2? / 0 .3 9 6 /0 .0 3 9 6Cm a x C CMWKg c mM P a 6 3 2 4 / 1 5 9 8 0 式（ 417） 由于上塔体所承受的垂直荷载由 8 根肋均分，则每根肋所受的压应力为：  2? / 8 1 6 8 0 / 6 4 7 5 .9 5 7 /0 .5 9 5 7ZpFKg c mM P a    －－－ 式（ 418） 将应力叠加，可求得截面 A 处的最大压应力： 2 7 .5 2 5 .9 5 71 3 .4 7 7 /1 .3 4 8 A A ma xK g cmM P a    ＋ 式（ 419） 手糊聚脂逆流式的压缩强度为 180MPa，安全系数取 10，由许用压应力为[σ]=18MPa。 设计中的最大压应力为 ，远小于许用压应力 18MPa，即 σA≤[σC]很多，断面可以减小。 （ 4） 肋的局部强度核算 由于风载分布不均匀，会引起上塔体受载不均。 即使整体强度满足了要求，还是可能出现局部强度不够的情况，故尚需对局部强度进行核算。 侧重于安全考虑，可将肋视为既承受横向风力、静压，又承受垂直的风机重及自重的纵横弯曲的简支梁，分段进行计算 [9]。 肋的中性轴： /19 .2 1. 2 0. 6 1[ 0 2. 4 0. 5()1. 2 473. 6]4e S Fcm       ＋ ＋ 式（ 420） 肋横截面对 x 轴和 y 轴的惯性矩分别为： 天津大学仁爱学院 2020届本科生毕业设计（论文） 17 3 2 2 ? 4()1 9 . 2 1 . 2 1 2 1 9 . 2 1 . 2 3 . 4 6 0 . 6 2 0 0 2 . 4 1 0 6 . 8 4 5472. )6 (Ix cm       ＋ － ＋ ＋ － 式（ 421） 3341 . 2 1 9 . 2 1 2 1 0 1 2 2 . 4719Iy cm     ＋ 式（ 422） 由于 Iy＜ Ix，故取 Ix 计算临界力。 假设每根肋承担 载和静压，则最大分布压力为 [10]： 1 1. 0 3. 14 / 4q q q R 静（ ） 式（ 423） 其中 q 静 为上 塔体静压 ,约为－ 100Pa,取超载系数为 ， 则 410 0 1. 2 1. 2 10q M P a   静 － － 式（ 424） 则 ： 1 41 . 0 1 . 3 1 . 7 1 0 . 0 0 5 1 . 2 0 . 0 0 0 1 0 . 2 5 3 . 1 4 ? 9 . 7 1 0()qRR M P a       ＋ 式（ 425） 最大分布吸力： 4231 .7 1 .2 1 0 3 .1 4 4 13 ().9 1 0q q RR M P a    － ＋ 式（ 426） 由于 q1﹤ q2，因此应以 q2 为校核离力。 肋稳定计算简图如图 所 图 45 肋稳定计算简图 下面计算肋所承受的 欧拉临界力。 已知 E=105N/cm2 L=86＋ 80＋ 38=204cm 则 天津大学仁爱学院 2020届本科生毕业设计（论文） 18 2? 5 4 4 / 4 4 10 472 .6 204 c r Xp E I LN         式 （ 427） 各点弯矩如下： 22 626 .5 102 204 102559 AM R L q LN c m         22中－ 式 （ 428） 8 6 3 . 3 4 8 6 8 6 2 BAMR N c m      52641 式 （ 429） 8 6 3 . 3 4 8 6 8 6 2 N c m      式 （ 430） 166 166 9 83 5 86 40 5 6 80 103 999 260 40. 42 124 .7 310 747 25 CAMRN c m       － － －－ － － 式 （ 431） 166 166 9 83 5 86 40 5 6 80 103 999 260 40. 42 124 .7 310 747 25 CAMRN c m       － － －－ － － 式 （ 432） 跨中截面弯曲模数为： 3 2 ? 273 54 BW W F Dcm    2 47 291中 式 （ 433） 跨中截面最大应力为： / 559 273 54 m ax MWM Pa 中 中 中 式 （ 434） 垂直压力引起的应力和弯距计算如下。 垂直压力引起的应力为： 210 47 SFM Pa / 式 （ 435） 天津大学仁爱学院 2020届本科生毕业设计（论文） 19 垂直压力 S 在 B 点引起的弯距   291 272 210() 2 BM D a SN c m     /2199 2 ?－ 式 （ 436） 1 9 9 5 4 5 7 2 0 0 0 .0 4 3 6B M P a    肋跨中截面的总应力为： 05 46 463 P m ax BM P a 。