TECHNOLOGY 技术进步 ADiscussiononQB/T2551-2021 Cast lron Dryer for Paper Machinery O Lyu Hongyu',Zhang Chi?, Bian Xuexun' (1.Tianjin University of Science and Technology, Tianjin 300222, China; 2. Zhucheng Dazheng Machinery Co., Ltd., Zhucheng 261000, Shandong,China) 关于QB/T2551-2021“造纸机械用铸铁烘缸"” 标准的商榨 ①吕洪玉1张弛？卞学询 （1.天津科技大学机械学院，天津300222；2.诸城市大正机械有限公司，山东诸城261000） 摘要：2001年修订的“造纸机用铸铁烘缸设计规定”及 “造纸机用铸铁烘缸技术条件”合并修订为现行的“造纸 机械用铸铁烘缸”。此虽为造纸机械设计提供了有力的依 据，但在工程实践中发现了一些问题有待商摊。本文就发现 的问题提出一些建议供参考。 关键词：铸铁烘缸；法兰设计；螺栓设计；标准 Abstract: TheDesign Specification on Cast Iron Dryer for Paper Machinery"and *Technical Specification of Cast Iron Dryer for Paper Machinery" revised in 2001 were merged and revised into current “Cast Iron Dryer for Paper Machinery" This provided a strong basis for paper machinery, but some problems were found in engineering practice and some suggestions were put forward in this article for reference. 吕洪玉先生 Key words: cast iron dryer; flange design; bolt design 工学博士，副教授；研究方向：创新 设计与压力容器设计原理研究。 中图分类号：TS77 文献标志码：B 文章编号：1007-9211(2022)23,24-0047-05 China Pup&PaperJndug 47 Dec., 2022 Vol.43, No.23/24 TECHNOLOGY 技术进步， 造纸机用铸铁烘缸属于铸铁压力容器，是国家质 栓荷载情况与垫片实际。现有规范中，如GB150-2011或 检监管设备。对于其设计、制造及使用均应遵照《固定 ASME规范只涉及窄垫片，即垫片限于螺栓圆以内的工况。 式压力容器安全技术监察规程》执行。行业标准QB/T 并且公式中有一个参数11，在设计烘缸时此参数没有确 定的规则约束。甚至有的烘缸上螺栓分布圆离缸体内径 计、生产实际与监管提供了更加详尽的规定。 距离很近，就会造成S近似为0的结果。上例第一方案的 标准QB/T2551-2021“造纸机械用铸铁烘缸”自 计算结果如下： 1990年制定以来，经过四次修订。至今第四次修订将原来 法兰外表面纵向应力0日法兰=25.84MPa 的“造纸机用铸铁烘缸设计规定”[3]及“造纸机用铸铁 法兰外表面中间应力0中间=14.14MPa 烘缸技术条件”[4合并成为“造纸机械用铸铁烘缸”这 由于未计入螺栓分布圆外侧垫片的作用，结果非常 一 标准。 保守，并且受到1的影响很大，如果此参数太小，将得到 新的标准中存在的几个问题值得商椎。 非常小的结果。不能描述实际工况。 欧洲标准如PD5500[5]、EN13445-3[6]以及CODAP[7] 1烘缸法兰设计计算 等均有宽垫片全压紧反向法兰的计算方法，其计算模型 标准7.7.1规定法兰厚度应按照公式（1）来计算。 如图1所示。 K,pD21 欧洲标准制定参与人DavidNash教授撰文8阐述了 (1) V D,[o] 上述计算方法。 式中，8一法兰厚度； K,一经验常数，取2.4； 2连接螺栓的校核 p—设计压力，1MPa=10°N/mm²； QB/T2551-2021的7.8规定端盖与缸体连接螺栓强 D,一缸体止口直径； 度校核公式如式（2）所示。 1,一螺栓中心圆至缸体内径距离； 4K,Po = K,pD2 o = (2) =元d2n=nd2 D。一烘缸外径； []一许用应力。 计算值应满足≤[] 按照上式计算几个算例，各参数列于表1。 参照公式（1）计算第1案例结果为： K,pD21, 2.4×106×1590×85 8.M 90. 4mm D,[o] 1800×35×106 同理算出第2案例为41.2mm，第3案例结果为 43.88mm Bolts dia PCD(C) 这一结果不太合理，这里问题是该公式未能考虑螺 表1 法兰厚度计算结果 h= 案例号 D. K, D, I. [α] g, p 1,800 2. 4 1,590 85 35 1 90.4 1 2 3,660 2.4 3,368 8 35 1 41.2 3 1,800 2. 4 0.5 1,610 39 35 43.88 图1 宽垫片全压紧反向法兰计算模型 48中华纸盐 第43卷第23期/第24期2022年12月 TECHNOLOGY 技术进步 式中，α一计算应力值； 栓荷载，由于旋转形成交变荷载。所以螺栓的载荷由两 K,一经验常数，取2.4; 部分组成：（1）内压荷载：（2）约束反力形成的交变荷 Po一端盖承受内部轴向力； 载。烘缸荷载分布如图2。 d;一连接螺栓根部直径； 经研究得到以下结论9：设计计算中可用静力学方 n一连接螺栓个数； 法求出两侧约束反力R和R，或用三维绘图软件去求中 p一设计压力； 心与约束力。由此可得支撑反力对螺栓所在面的弯矩形 D,一端盖止口直径； 成的螺栓荷载，该弯矩对螺栓的荷载属于倾覆力矩，其 [α]一许用拉应力。 最大的螺栓承载力计算方法10为： 该项计算公式对于烘缸端盖与缸体连接计算意图是 0.785D,2P+2π bD,mP 4R,b (3) W: 已知螺栓承受端盖连接产生的荷载，再根据实际工况以 n, n,c 系数K，予以修正，并未描述这一连接的特殊工况， 式中，Dc一法兰载荷反力中心圆直径； 例1计算数据同表1。60只M42螺栓，工作压力 b一支反力至螺栓作用面的力臂； 0.8 MPa. m一垫片系数； AK,po K,pD,2 n,一螺栓个数； o = ≤[] d.2n nd.? P一内压; 公式变形为： R.一支反力： K,pD2 C一端盖螺栓圆的直径。 2.4×0.8×17402 = 23.7mm d,≥ n[] 60×172 式（3）为螺栓荷载表达式修正宽垫片反向法兰计算 V 螺栓计算有两个作用：（1）选定螺栓尺寸；（2）计 表中的螺栓载荷计算式。 算法兰中所需要螺栓承受的荷载。 垫片系数m通过标准查表可得到，这里应该注意到 造纸机用烘缸不同于一般压力容器，它本身为一圆 有效垫片宽度，b=N/2,其中N为接触面的宽度，由于烘缸 柱壳，且自重很大，但不影响应力分布[9]，在轴头支撑下 是宽垫片全压紧法兰结构，这里的b就是法兰的宽度，m 高速旋转。此时支撑反力对螺栓所在面的弯矩形成的螺 的选值应由垫片材料查表决定。 强度条件为： A≥W,/([o]) (4) 驱动侧 求出螺栓所需最小直径： 操作侧 7B侧 4W, d. ≥ (5) V元[o] 螺栓荷载为交变荷载，应力状态为交变应力，所以 应该做疲劳强度校核，方法是： [o ] : (6) K,S qG：单位长度壳（缸体）重量，N/m，Q=g×G/L；G: 端盖螺栓的最大应力计算安全系数为：11 壳体总质量（kg）；Q:单位长度毛布荷载；Qw：毛布 2 0-1e+(K。-V,) 0min 张力，Qm=4000N/m；fh单位长毛布张力，fv=2Qu；Qs: S≥ ≥S (7) (K,+) (2 o +o) 单位长度水重。 图2烘缸荷载分布 式中，0-1te一螺栓材料对称循环拉压疲劳极限， China Pup&Paper Jnd 49 Dec., 2022 Vol.43, No.23/24