當加載彈簧支吊架零部件重量(以下簡稱重量)之前和之后,對于冷態吊零。
1、SUS工況節點位移增加很少,一般增加值在1 mm以內,少數增加值超過1 mm但最大不超過5 mm,平均位移增加值約為0.7 mm,方向向下;可見冷態吊零下重量對SUS位移影響很小。
2、SUS工況節點應力增加很少,彈簧支吊架應力變化幅度例題2 最大不超過6.39% ,平均增加值低于1.8%;例題1最大不超過0.3%;可見冷態吊零下重量對SUS應力影響很小。
3、SUS工況除重量節點外,支座反力變化都比較小,一般節點載荷超過1000N的點相對變化率在9%以下,個別節點因載荷分配不均,相對變化率可達479%;考慮重量的彈簧節點,荷載增加值與施加的集中載荷F1相等或非常接近,若定義相對誤差= (荷載增加值/集中載荷F1 - 1 )x100%,則相對誤差一般為2 - 8%,平均值為5.7 %。
4、OPE工況支吊架節點位移一般略有增加,個別略有減少,彈簧支吊架例題2變化幅度最大不超過0.8%,平均變化幅度為0. 03% ,平均改變< = 0. 01 mm;可見冷態吊零下實際重量對OPE位移基本無影響。例題1節點6因為加載重量太大達到10 kN,致使位移從5.593 mm減少到2.083 mm。
5、OPE工況節點應力基本不變,應力變化幅度例題2最大不超過0.5% ,平均變化幅度為0.03%;例題1絕大部分節點變化在1. 5%以下,只有節點12應力變化達到2.9%;可見冷態吊零下重量對OPE應力影響很小。
6、OPE工況除重量節點外,彈簧支吊架支座反力增加都比較小,一般節點載荷超過1000N的點相對變化率在9%以下,個別節點因載荷分配不均,相對變化率可達95%;考慮重量的彈簧節點,荷載增加值與施加的集中載荷F1相等或非常接近,相對誤差一般在1 - 9%之間,平均值為5.1 %。
7、彈簧支吊架彈簧型號的變化:冷態吊零選擇的彈簧表其變化規律與熱態吊零相同。
8、自然振動模態頻率:改變微弱,支吊架相對改變值< 0.3%。
當加載彈簧支吊架零部件重量(以下簡稱重量)之前和之后,對于熱態吊零,
1,OPE工況節點位移不變;可見重量對OPE位移無影響。數據詳見附件熱態吊零結論. xls工作表OPE位移。
2,OPE工況節點應力不變;可見重量對OPE應力無影響。數據詳見附件熱態吊零結論. xls工作表OPE應力。
3,OPE工況除有重量的節點外支座反力不變;有重量的節點加載F1之后荷載增加,增加值正好等于施加的集中載荷F1值,即重量值;變化率與該點載荷及重量有關,一般為2 ～8%,平均值為5. 6%。其中有幾個支吊點之間跨距很不均勻,導致載荷很小,如28節點載荷原來只有2 594N,該點變化率甚至高達32%。
4, SUS工況節點位移略有增加,但增加值一般不大,彈簧支吊架最大增加不超過5. 3 mm,位移平均增加值為0. 8 mm,方向向下;可見重量對SUS位移影響不大。數據詳見附件熱態吊零結論. xls工作表SUS位移。
5, SUS工況除重量節點外,支座反力增加都比較小,例題1一般節點載荷超過1000N的點相對變化率在9%以下,個別節點因載荷分配不均,相對變化率可達33%;考慮重量的彈簧節點,荷載增加值與施加的集中載荷F1相等或非常接近,若定義相對誤差= (荷載增加值/集中載荷F1 -1) x100%,則相對誤差一般為2～8% ,平均值為5. 2 %。數據詳見彈簧支吊架附件熱態吊零結論. xls工作表SUS載荷。
6, SUS工況應力變化很小,絕大部分節點應力增加在1. 5%以下,只有例題2節點4應力增加達到8. 17% ,一般為1～3% ,平均值為1. 9%;可見重量對SUS應力影響不大。數據詳見附件熱態吊零結論. xls工作表SUS應力。
7,彈簧型號的變化:例題1節點6因為重量太大,彈簧型號從ZH108 改變到ZH112,且載荷參數變化;其它6個節點沒有加載F1,彈簧型號、載荷參數不變。可見重量對其他彈簧節點規格無影響。我們特別關注例題2,因為它是按實際管系支吊架重量處理的。在例題2中, 33個彈簧節點只有4號、24號從恒力彈簧變成TD120, 17號從TD90變成TD120, 27號從TD120變成TD90,其它28個吊點彈簧規格均未改變。彈簧支吊架彈簧的選型熱位移均不變,彈簧的工作載荷或安裝載荷有變化,改變值正好等于加載的集中力F1,因為F1一般比節點載荷小得多,故一般不至于引起彈簧型號的變化。可見重量對彈簧規格影響不大。盡管彈簧熱位移不變,型號一般也不改變,但彈簧要承受零部件重量,載荷增加一個重量值,導致彈簧工作載荷、安裝載荷變化,平均值約為6% ,一般不超過10% ,個別最大有達到47%的,因此彈簧工作點改變。可見,如果不考慮零部件重量計算出來的彈簧,彈簧支吊架彈簧現場安裝時必須進行調整,調整載荷量理論上一般為支吊架零部件重量值,即大約6%。
8,自然振動模態頻率:例題2中,在加載F1前后,管系自振模態1階頻率均為0. 282Hz, 2階從0. 641Hz增加到0. 643Hz, 3 階從0. 807Hz增加到0. 808Hz,變化非常微弱。這主要是彈簧型號基本沒有變化,因而彈簧剛度變化很少,故自振頻率也變化很小。注意,這里把支吊架零部件重量作為集中力考慮,忽略了零部件質量分布對模態頻率的影響。
工程界對彈簧支吊架熱態吊零和冷態吊零的作用有不同看法,文獻[ 2 ]認為熱態吊零對管道運行狀態比較有利,文獻[ 1 ]認為冷態吊零便于安裝,比較合適。華東電力設計院陳耀興高工曾經研究過冷態吊零的靜力計算結果,發現各節點應力與熱態吊零相比有的增大,有的減小。我們的彈簧支吊架計算結果繼續支持這一發現,并且在例題2 中,使用冷態吊零,與熱態吊零相比,無論是OPE工況,還是SUS工況,無論是加載F1或者不加載F1,平均應力總是下降的,這實際上說明冷態吊零總是減少應力的,于是可以認為彈簧支吊架冷態吊零總是有利的。例題2計算數據到底是一個偶然的結果還是一個必然的規律,需要今后進一步地研究。
滄州五森管道設備有限公司 管道支吊架
