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转炉除尘管道法兰连接件的有限元分析

发布于:2018-03-08 19:32
有限元分析

       转炉炼钢中,转炉区域二次除尘系统利用除尘管道及除尘风机对转炉生产操作过程中产生的各种金属粉尘及灰尘进行除尘,以减小现场环境污染。某炼钢厂转炉二次除尘区域的除尘管道尺寸较大,直径在3500-4500 mm,管道使用已有15年以上,长期受高温烘烤,且在除尘运行过程中,管道内部长期处于较大的负压状态,使得管道有的部位已经有了一定量的变形。形状的改变给更换管道补偿器带来一定困难,造成管道法兰和补偿器法兰的部分连接螺栓孔错开,无法安装螺栓。
       补偿器法兰端而较厚且法兰中间有较厚的橡胶层,用气焊气割等方法重新在法兰上开螺栓孔十分困难。为了节省更换补偿器的检修时间,保证除尘系统顺利运行,施工人员在补偿器更换安装过程中使用了简易的法兰连接件。本研究利用ANSYSApp对连接件受力情况进行有限元分析。在更换补偿器过程中,管道法兰与补偿器法兰连接螺栓孔错开的部位使用多个简易的连接件,对法兰进行连接固定。连接件由刚性结构部分和压紧螺栓2个部分组成,刚性结构部分加工成凹陷的卡槽型,可以将配对的法兰插到卡槽内,刚性结构的长侧而加工有螺纹孔和螺栓配合。将连接件卡槽和法兰配合的位置确定好之后,向连接件的内部调节压紧螺栓,通过刚性结构部分的“短内侧而”与压紧螺栓的共同作用,将两连接法兰紧密连接,调节压紧螺栓,使其对法兰产生一定的压紧力,来保证两连接法兰结合的紧密程度符合除尘设备现场使用的要求。
       法兰的原连接螺栓为M12螺栓(4.8级),查机械设计手册,其4.8级螺栓最大保证抗拉应力为310 MPa。原连接螺栓安装后,所受外载荷与螺栓轴线平行,即承受轴向外载荷联接,法兰接合而受螺栓作用力F',螺栓受法兰反向作用力F',根据螺栓的强度校核公式来推算螺栓最大允许受力。
       连接件安装后,为了保证法兰连接的可靠性和密封性,选择与原连接螺栓最大允许受力相同的作用力20100 N,作用在连接件及法兰上来进行受力分析。安装后,连接件的长侧受到螺栓反作用的合力F,F主要作用在连接件螺纹的上部八处。连接件短侧受到法兰盘的反作用力合力Fz,Fz均匀分布在短侧的接触面B处,F=20100 N。


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