管式吊耳设计计算书

2/2管式吊耳设计计算书一、设计依据本计算书严格依据以下现行国家及行业标准编制，保证计算过程的合规性与权威性：《化工设备吊耳设计选用规范》（HG/T21574-2018）《石油化工大型设备吊装工程施工技术规程》（SH/T3515-2017）《钢结构设计标准》（GB50017-2017）二、设计参数本次设计的管式吊耳用于某化工设备吊装，输入设计参数如下表所示，所有参数均符合工程实际工况要求：参数名称符号取值单位说明单吊点垂直静载荷W220725.00N吊装时该吊点承担的设备静重量吊索与竖直方向夹角α2.00°吊装工况下吊索的倾斜角度动载系数K1.20-依据SH/T3515-2017，考虑吊装动载影响不均衡载荷系数K1.13-依据SH/T3515-2017，双机抬吊载荷不均衡系数管轴材质-Q355-管轴本体材料，屈服强度ReL钢板材质-Q355-垫板、挡板等部件材料，与管轴材质匹配保证可焊性容器筒壁厚度δ8.00mm吊耳安装位置的筒体壁厚管轴外径D508.00mm管轴的外直径垫板外径D580.00mm补强垫板的外直径挡板外径D850.00mm管轴端部挡板的外直径管轴有效受力长度L400.00mm管轴伸出筒壁的有效受力长度管轴壁厚S15.00mm管轴的壁厚挡板厚度S6.00mm端部挡板的厚度垫板厚度S24.00mm补强垫板的厚度垫板角焊缝焊脚高度h8.00mm垫板与筒壁连接角焊缝的焊脚尺寸角焊缝强度系数Φ0.7-依据GB50017-2017，角焊缝强度折减系数材料许用拉应力[215.63MPa依据HG/T21574-2018，[材料许用剪应力[129.38MPa依据HG/T21574-2018，[三、吊耳结构示意图本次设计的管式吊耳结构如下图所示，各部件尺寸与前文设计参数一一对应：四、吊耳载荷计算结合设计输入参数，依据吊装工况要求，首先完成吊耳承受的各项载荷计算，为后续强度校核提供输入，具体过程如下：4.1吊点垂直受力计算本计算依据HG/T21574-2018中载荷计算要求，综合考虑动载与不均衡载荷的影响，计算吊点承受的垂直设计载荷。计算公式：

F符号说明：FV：吊点垂直设计载荷，单位Kd：动载系数，参数同前文，取值Ku：不均衡载荷系数，参数同前文，取值W1：单吊点垂直静载荷，参数同前文，取值220725.00参数代入与分步计算：结论：吊点垂直设计载荷为297978.75N。4.2吊点总拉力计算本公式用于计算考虑吊索倾斜后的吊点总拉力，符合HG/T21574-2018附录C的受力分析要求。计算公式：

F符号说明：FL：吊点承受的总拉力，单位FV：吊点垂直设计载荷，参数来源于前文计算结果，取值297978.75α：吊索与竖直方向的夹角，参数同前文，取值2.00°参数代入与分步计算：结论：吊点总拉力为298160.38N。4.3吊点水平受力计算本公式用于分解吊索拉力的水平分量，为后续横向应力计算提供输入，符合HG/T21574-2018附录A.4的受力分解要求。计算公式：

F符号说明：Fh：吊点水平设计载荷，单位FL：吊点总拉力，参数来源于前文计算结果，取值298160.38α：吊索与竖直方向的夹角，参数同前文，取值2.00°参数代入与分步计算：结论：吊点水平设计载荷为10405.65N。五、吊耳本体强度校核完成载荷计算后，依据HG/T21574-2018附录A.4的轴式吊耳强度计算方法，对管轴本体的各项强度进行校核，具体过程如下：5.1管轴横向应力计算本公式适用于管轴承受水平载荷时的横向拉应力计算，符合HG/T21574-2018附录A.4.3-1的要求。计算公式：

σ符号说明：σh：管轴横向应力，单位Fh：吊点水平设计载荷，参数来源于前文计算结果，取值10405.65D0：管轴外径，参数同前文，取值508.00S：管轴壁厚，参数同前文，取值15.00mmπ：圆周率，取值3.1416参数代入与分步计算：结论：管轴横向应力为0.45MPa，远小于材料许用拉应力215.63MPa，满足要求。5.2管轴剪应力计算本公式适用于管轴承受垂直载荷时的剪应力计算，符合HG/T21574-2018附录A.4.3-2的要求。计算公式：

τ符号说明：τ：管轴剪应力，单位MPaFV：吊点垂直设计载荷，参数来源于前文计算结果，取值297978.75D0：管轴外径，参数同前文，取值508.00S：管轴壁厚，参数同前文，取值15.00mmπ：圆周率，取值3.1416参数代入与分步计算：结论：管轴剪应力为12.83MPa，小于材料许用剪应力129.38MPa，满足要求。5.3管轴弯曲应力计算本公式适用于管轴承受垂直载荷时的弯曲应力计算，符合HG/T21574-2018附录A.4.3-3的要求。计算公式：

σ符号说明：σb：管轴弯曲应力，单位D0：管轴外径，参数同前文，取值508.00FV：吊点垂直设计载荷，参数来源于前文计算结果，取值297978.75L：管轴有效受力长度，参数同前文，取值400.00mmS：管轴壁厚，参数同前文，取值15.00mmπ：圆周率，取值3.1416参数代入与分步计算：

首先计算截面参数：代入公式计算：结论：管轴弯曲应力为42.85MPa，小于材料许用拉应力215.63MPa，满足要求。5.4管轴组合应力计算本部分依据HG/T21574-2018附录A.4.3-4、A.4.3-5的要求，采用第三强度理论对管轴的组合应力进行校核，验证多向应力下的强度是否满足要求。首先计算横向应力与弯曲应力的叠加值：

σ然后计算组合当量应力，计算公式：

σ符号说明：σc：管轴组合当量应力，单位σh：管轴横向应力，参数来源于前文计算结果，取值0.45σb：管轴弯曲应力，参数来源于前文计算结果，取值42.85τ：管轴剪应力，参数来源于前文计算结果，取值12.83MPa参数代入与分步计算：取两者最大值作为最终校核值：

Max结论：管轴最大组合应力为45.16MPa，小于材料许用拉应力215.63MPa，满足要求。六、耳轴与端板连接角焊缝强度校核完成管轴本体强度校核后，依据HG/T21574-2018附录A.4.4的要求，对管轴与端部挡板的连接角焊缝进行强度校核，该焊缝主要承受垂直载荷的剪切作用，具体过程如下：计算公式：

τ符号说明：τh：耳轴与端板连接角焊缝的剪应力，单位FV：吊点垂直设计载荷，参数来源于前文计算结果，取值297978.75S：管轴壁厚，参数同前文，取值15.00mmD0：管轴外径，参数同前文，取值508.001.76：规范给定的角焊缝计算系数，来源于HG/T21574-2018附录A.4.4参数代入与分步计算：该焊缝的许用剪应力为0.7[τ]=0.7×129.38=90.56结论：耳轴与端板连接角焊缝剪应力为0.78MPa，小于许用剪应力90.56MPa，满足要求。七、垫板与筒壁连接角焊缝强度校核完成管轴与端板的焊缝校核后，依据HG/T21574-2018附录A.4.5的要求，对补强垫板与筒体壁的连接角焊缝进行强度校核，该焊缝需同时承受垂直、水平载荷及弯曲载荷的作用，具体过程如下：7.1垂直载荷引起的剪应力计算本公式适用于垂直载荷作用下，垫板与筒壁连接角焊缝的剪应力计算，符合HG/T21574-2018附录A.4.5-1的要求。计算公式：

τ符号说明：τv：垂直载荷引起的焊缝剪应力，单位FV：吊点垂直设计载荷，参数来源于前文计算结果，取值297978.75h：角焊缝焊脚高度，参数同前文，取值8.00mmD1：垫板外径，参数同前文，取值580.00Φa：角焊缝强度系数，参数同前文，取值π：圆周率，取值3.1416参数代入与分步计算：结论：垂直载荷引起的焊缝剪应力为29.20MPa，小于材料许用剪应力129.38MPa，满足要求。7.2水平载荷引起的拉应力计算本公式适用于水平载荷作用下，垫板与筒壁连接角焊缝的拉应力计算，符合HG/T21574-2018附录A.4.5-2的要求。计算公式：

σ符号说明：σphFh：吊点水平设计载荷，参数来源于前文计算结果，取值10405.65h：角焊缝焊脚高度，参数同前文，取值8.00mmD1：垫板外径，参数同前文，取值580.00Φa：角焊缝强度系数，参数同前文，取值π：圆周率，取值3.1416参数代入与分步计算：结论：水平载荷引起的焊缝拉应力为1.02MPa，小于材料许用拉应力215.63MPa，满足要求。7.3弯曲载荷引起的弯曲应力计算本公式适用于垂直载荷引起的弯曲作用下，垫板与筒壁连接角焊缝的弯曲应力计算，符合HG/T21574-2018附录A.4.5-3的要求。计算公式：

σ符号说明：σpd：弯曲载荷引起的焊缝弯曲应力，单位D1：垫板外径，参数同前文，取值580.00FV：吊点垂直设计载荷，参数来源于前文计算结果，取值297978.75L：管轴有效受力长度，参数同前文，取值400.00mmh：角焊缝焊脚高度，参数同前文，取值8.00mmΦa：角焊缝强度系数，参数同前文，取值π：圆周率，取值3.1416参数代入与分步计算：

首先计算焊缝截面参数：代入公式计算：结论：弯曲载荷引起的焊缝弯曲应力为79.02MPa，小于材料许用拉应力215.63MPa，满足要求。7.4焊缝组合应力计算本部分依据第三强度理论，对垫板与筒壁连接角焊缝的组合应力进行校核，验证多向载荷下的焊缝强度，符合HG/T21574-2018的要求。首先计算拉应力与弯曲应力的叠加值：

σ然后计算组合当量应力，计算公式：

σ符号说明：σpc：焊缝组合当量应力，单位σph：水平载荷引起的焊缝拉应力，参数来源于前文计算结果，取值σpd：弯曲载荷引起的焊缝弯曲应力，参数来源于前文计算结果，取值79.02τv：垂直载荷引起的焊缝剪应力，参数来源于前文计算结果，取值29.20参数代入与分步计算：取两者最大值作为最终校核值：

Max结论：垫板与筒壁连接角焊缝最大组合应力为85.20MPa，小于材料许用拉应力215.63MPa，满足要求。八、校核结论综上，完成吊耳所有部件的强度校