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對某煉廠焦炭塔底蓋進行了一系列改造，底蓋整體裝置稱為液壓一卡扎里快開底蓋機。本研究對此焦炭塔底蓋機進行強度分析，其外觀結構見圖。其密封原理是以GB150-1998鋼制壓力容器中的卡扎里密封結構形式為基礎的，引入了液壓碟簧系統以替代規(guī)范中的頂緊螺栓，便于自動化控制和操作。工作原理為：通過液壓頂桿推動壓環(huán)，壓緊密封圈實現密封。
依據底蓋機的結構特點和載荷條件，對模型進行簡化處理，取其截面建立如下分析模型，包括連接法蘭、活套、底蓋、密封圈、壓環(huán)、頂桿，其材料均為15CrMoR，分析模型見圖。分析模型頂部，上法蘭面，兩側面，軸對稱約束，殼體內表面P=0.35MPa，密封壓環(huán)下表面壓緊力P=131.58MPa，法蘭底固定液壓螺栓張力P=137.068MPa。約束邊界條件見圖，載荷條件見圖。單元選擇ANSYS中的SOLID95，20節(jié)點3D單元，其中SOLID95單元為18585個，節(jié)點40780個。對分析模型進行網格劃分。
應用有限元分析軟件ANSYS進行應力分析，結果如圖所示，圖中應力單位為MPa，位移單位為mm。圖分別為整體變形圖、總體應力分布圖、底蓋應力分布圖、底蓋法蘭局部應力分布圖、活套應力分布圖及整體的位移分布圖。從圖可以看出，整體形變非常小，可見此結構不會出現剛度失效。從圖可見結構件的整體變形及局部的應力分布情況。其中出現蓋板中L處、底蓋法蘭上頸連接處、底蓋法蘭與活套連接螺紋底部、密封圈與壓環(huán)接觸處、進料段與上連接法蘭連接處等幾個危險截面。具體出現的危險截面見表。
本研究針對出現的幾個危險截面，進一步進行分析，依據JB4732-95對分析模型安全性進行評定，提取出了各危險截面上的一次薄膜應力強度和一次薄膜加一次彎曲應力強度。在JB4732-95中查到材料15CrMn。在此工況下應力強度S為94.2MPa，按JB4732-95的分析設計準則進行應力強度校核，即一次薄膜應力：51.5-92.4MPa為安全。可見其中的密封圈與壓環(huán)接觸部位不滿足安全要求，其余部位均滿足安全性要求。因此考慮更換密封圈材料為0Cr13、壓環(huán)材料為35CrMoA，經校核滿足安全性要求。
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