基于ANSYS的超临界锅炉给水泵超高液压螺栓拉伸器的优化设计.pdf

2 0 1 3年 4月 第4 1 卷 第 8期 机床与液压 MACHI NE T00L & HYDRAULI CS Ap r 2 01 3 Vo 1 41 No 8 DOI ： 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 13 8 8 1 2 0 1 3 0 8 0 0 2 基于 A N S Y S的超临界锅炉给水泵超高液压螺栓拉伸器的优化设计 张江涛 ，徐海旭 ，郑昱 ( 上海电力修造总厂有限公司，上海 2 0 1 3 1 6 ) 摘要：采用 A N S Y S对超高压螺栓拉伸器进行有限元分析及优化设计 ，并针对结构危险截面进行安全系数评定和强度校 核。依据 A S ME规定试验压力 ，对优化后的尺寸结构进行重校核；并对螺栓拉伸器进行疲劳分析 ，得到其使用寿命系数， 为设备的安全运作提供依据。 关键词：超高压螺栓拉伸器 ； 锅炉给水泵；优化设计；疲劳分析 中图分类号：T H1 8 2 文献标识码：A 文章编号：1 0 0 1 3 8 8 1( 2 0 1 3 )8 0 0 3 5 Op t i mi z a t i o n o f S u p e r Hi g h P r e s s u r e Hy d r a u l i c Bo l t T e n s i o n e r i n S u p e r c r i t i c a l B o i l e r Fe e d wa t e r Pump Ba s e d o n ANS YS Z HANG J i a n g t a o XU Ha i x uZ HENG Yu ( S h a n g h a i P o w e r E q u i p m e n t Ma n u f a c t u r e C o ，L t d ，S h a n g h a i 2 0 1 3 1 6 ，C h i n a ) Ab s t r a c t ： AN S YS W a S u s e d t o ma k e fi n i t e e l e me n t a n a l y s i s a n d o p t i mi z a t i o n f o r s u p e r h i g h p r e s s u r e b o l t t e n s i o n e r Ai mi n g a t t h e c r i t i c a l s e c t i o n， s a f e t y f a c t o r aSs e s s i n g a n d s t r e n g t h c h e c k i n g w e r e d o n e Ac c o r d i n g t o t h e AS ME s p e c i fi e d t e s t i n g p r e s s u r e ， t h e o p t i mi z e d s t r u c t u r e W a S c h e c k e d a g a i n F o r g e t t i n g t h e e q u i p me n t s afe o p e r a t i o n c o e ffic i e n t ， f a t i g u e a n a l y s i s W as d o n e for b o l t t e n s i o n e r ， wh i c h p r o v i d e d s afe t y b asi s o f e q u i p me n t Ke y wo r d s ： S u p e r h i g h p r e s s u r e b o h t e n s i o n e r ； B o i l e r f e e d w a t e r p u mp ； Op t i mi z a t i o n； F a t i gu e a n a l y s i s 随着 电力机 组容量的增大及核 电的 日益发展 ，设 备对螺栓拉力的要求提高，单靠扭矩计算拉力已不能 满足精度要求。液压螺栓拉伸器是一种专门用于螺栓 紧固和扯卸的工具 ，运用液压系统使被紧螺栓拉伸达 到预定载荷 ，然后机械地锁定在紧固件，从而达到预 紧的目的。它的使用范围越来越广，载荷压力的要求 也越来越大，相应螺栓拉伸器的材料选择和强度变得 非 常重要。 以有限元优化及大量实验作 为基础 ，某公 司研制出具有先进水平的超高压超小空间使用的液压 螺栓拉伸系统 ，并成功地应用于国产6 0 0 MW超临界 机组上 ，仿真分析和实验结果得到很好的验证，形成 一 套 自行研发超高压螺栓拉伸器的方法。 该公司研制 的螺栓拉伸 器结构 紧凑 ，操作 方 便 ，安全经济 ；多个螺栓 同步拉伸 ，使整圈螺栓受 力均匀；紧固精度高 ，无摩擦，均匀地实现接 合， 装配率得到提高，实践证 明它是非常可靠的。作者 主要利用 A N S Y S软件对螺栓拉伸器 的优化方法进 行探 讨 。 1 螺栓拉伸器的结构及工作原理 螺栓拉伸器 ( 图 1 )主要由液压缸、座架 6和过 渡接头 1 组成。其中，液压缸包括缸体 2 、活塞 5和 密封组件 3 、4，加上人工需用的手棒 7 ，就构成了整 个螺栓拉伸器 的系统。液压缸位于螺栓 的中轴线位 置，直接对螺栓施加轴向拉伸力 ，使其在弹性变形范 围内被拉长 ，螺母就会变得易于松动。螺栓的延长量 或拉伸量产生了螺栓紧固所需的夹紧力。螺栓受到拉 伸时，螺母会与接触面脱离开来，操作人员用手棒在 拉伸器下端 的开 口处转动螺母。卸掉拉伸器的油压 后，螺母再次和接触面紧贴 ，从而使螺栓的轴向形变 锁住。具体操作为先往螺栓上旋上螺母，插上座架， 然后套上螺栓拉伸器 ，通过过渡接头往油缸里通油增 压 ，接着人工旋 紧螺母 ，最后卸压 ，取下工具 ，螺栓 就被 紧固 ，达到用 户的需 求。 收稿日期：2 0 1 2 0 20 2 作者简介：张江涛 ( 1 9 8 2 一) ，男，硕士，工程师，从事电力设备结构校核工作。Em a i l ：j i a n g t a o 7 7 6 6 6 8 8 1 6 3 c o m。