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

2013年4月第41卷第8期机床与液压MACHINET00L&HYDRAULICSApr．2013Vo1．41No．8DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2013．08．002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张江涛，徐海旭，郑昱(上海电力修造总厂有限公司，上海201316)摘要：采用ANSYS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ASME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：TH182文献标识码：A文章编号：1001—3881(2013)8—003—5OptimizationofSuperHighPressureHydraulicBoltTensionerinSupercriticalBoilerFeedwaterPumpBasedonANSYSZHANGJiangtao．XUHaixu．ZHENGYu(ShanghaiPowerEquipmentManufactureCo．，Ltd．，Shanghai201316，China)Abstract：ANSYSWaSusedtomakefiniteelementanalysisandoptimizationforsuperhighpressurebolttensioner．Aimingatthecriticalsection，safetyfactoraSsessingandstrengthcheckingweredone．AccordingtotheASMEspecifiedtestingpressure，theopti—mizedstructureWaScheckedagain．Forgettingtheequipmentsafeoperationcoeficient，fatigueanalysisWasdoneforbolttensioner，whichprovidedsafetybasisofequipment．Keywords：Superhighpressurebohtensioner；Boilerfeedwaterpump；Optimization；Fatigueanalysis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600MW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ANSYS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：2012—02—02作者简介：张江涛(1982一)，男，硕士，工程师，从事电力设备结构校核工作。E—mail：jiangtao7766688@163．com。