对某炼厂焦炭塔底盖进行了一系列改造，底盖整体装置称为液压一卡扎里快开底盖机。本研究对此焦炭塔底盖机进行强度分析，其外观结构见图。其密封原理是以GB150-1998钢制压力容器中的卡扎里密封结构形式为基础的，引入了液压碟簧系统以替代规范中的顶紧螺栓，便于自动化控制和操作。工作原理为：通过液压顶杆推动压环，压紧密封圈实现密封。
      依据底盖机的结构特点和载荷条件，对模型进行简化处理，取其截面建立如下分析模型，包括连接法兰、活套、底盖、密封圈、压环、顶杆，其材料均为15CrMoR，分析模型见图。分析模型顶部，上法兰面，两侧面，轴对称约束，壳体内表面P=0.35MPa，密封压环下表面压紧力P=131.58MPa，法兰底固定液压螺栓张力P=137.068MPa。约束边界条件见图，载荷条件见图。单元选择ANSYS中的SOLID95，20节点3D单元，其中SOLID95单元为18585个，节点40780个。对分析模型进行网格划分。
      应用有限元分析软件ANSYS进行应力分析，结果如图所示，图中应力单位为MPa，位移单位为mm。图分别为整体变形图、总体应力分布图、底盖应力分布图、底盖法兰局部应力分布图、活套应力分布图及整体的位移分布图。从图可以看出，整体形变非常小，可见此结构不会出现刚度失效。从图可见结构件的整体变形及局部的应力分布情况。其中出现盖板中L处、底盖法兰上颈连接处、底盖法兰与活套连接螺纹底部、密封圈与压环接触处、进料段与上连接法兰连接处等几个危险截面。具体出现的危险截面见表。
      本研究针对出现的几个危险截面，进一步进行分析，依据JB4732-95对分析模型安全性进行评定，提取出了各危险截面上的一次薄膜应力强度和一次薄膜加一次弯曲应力强度。在JB4732-95中查到材料15CrMn。在此工况下应力强度S为94.2MPa，按JB4732-95的分析设计准则进行应力强度校核，即一次薄膜应力：51.5-92.4MPa为安全。可见其中的密封圈与压环接触部位不满足安全要求，其余部位均满足安全性要求。因此考虑更换密封圈材料为0Cr13、压环材料为35CrMoA，经校核满足安全性要求。

                                                                                  专业从事机械产品设计│有限元分析│强度分析│结构优化│技术服务与解决方案
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