弹簧选型设计教材

AECsoft
2020/7/16
弹簧支吊架设计
多工况设计选项
AECsoft
2020/7/16
弹簧支吊架设计
AECsoft
2020/7/16
弹簧支吊架设计
AECsoft
设计选项
极限范围-允许应用弹簧表中的弹簧极
限范围。
冷态吊零-选用冷态吊零方式作为选弹依据。
热载居中-当一个弹簧定型后，热态载
荷应该落到整个载荷范围的
AECsoft
5. 校核弹簧的行程和荷载变化率
2020/7/16
弹簧支吊架设计
弹簧支吊架设计条件
热载——操作状态下的弹簧荷载。由管道的自重、保温、介质重量、阀 门/法兰等刚性件的重量计算得来。
弹簧行程——弹簧运行工况下的垂直位移范围。安装态位置与操作态下 总的行程距离。
弹簧等级——对于被选弹簧来说为常量，单位为N/m。
CAESAR II
弹簧支吊架设计
AECSOFT 北京艾思弗计算机软件技术有限责任公司
2010
弹簧支吊架设计
弹簧设计基础理论 CAESAR II中的支吊架设计 输入数据示例 输出数据 实际案例分析 备注
AECsoft
2020/7/16
弹簧支吊架设计 为什么选用弹簧支吊架？
AECsoft
弹簧支吊架设计
考虑冷紧的弹簧设计
当冷紧和弹簧设计在同一个管系模型出现时需要特殊考虑，冷紧需要 在载荷分配工况被删除，在弹簧行程计算的操作工况再加进来。这个问 题通常出现在管道竖直方向冷紧附近的一个或几个弹簧处。
弹簧支吊架设计
弹簧设计控制数据
针对整个系统的宽泛的弹簧设计准则
弹簧设计的全局控制
设计数据默认值：
用于弹簧设计的热态工况数量 （一个） 允许使用短程弹簧（允许） 载荷变化率许用值（25%） 选用的弹簧表（1-ANVIL）
附加的设计准则：
计算实际安装载荷 刚性支架位移准则 最大许用行程范围 多工况选项
设计出来的弹簧及其刚度被当作H载荷，代入到热态和冷态工况中。
AECsoft
2020/7/16
弹簧支吊架设计
Hanger vs Restraint
（选弹位移不考虑刚度影响）
AECsoft
2020/7/16
弹簧支吊架设计
Hanger vs Restraint
（选弹位移考虑刚度影响）
AECsoft
2020/7/16
AECsoft
2020/7/16
弹簧支吊架设计 容器带给弹簧支吊架的位移
AECsoft
2020/7/16
弹簧支吊架设计
弹簧附近的固定/约束
可以释放弹簧节点4倍或5倍范围内的任意的固定或约束
AECsoft
2020/7/16
弹簧支吊架设计
用户自定义弹簧的工作载荷
为什么定义工作载荷？
释放点没有减下管嘴载荷。 计算弹簧的热载没有完全的减少管嘴的载荷。 （热载计算值=2376lb）尝试新的热载4500lb。
弹簧支吊架设计 自动设计弹簧选项
多工况弹簧设计
单个支架位置的多弹簧选择
计算实际安装载荷
AECsoft
用户自定义的选弹热载
2020/7/16
弹簧支吊架设计 弹簧设计中的载荷工况设置
AECsoft
2020/7/16
弹簧支吊架设计 在CAESAR II中添加弹簧支吊架
AECsoft
2020/7/16
理论冷态荷载——在热载的基础上加上或减去所选弹簧等级与行程距离 的乘机。
实际冷态荷载——应用管系的空管重量、弹簧的初始荷载及弹簧等级计 算得出的荷载。一般情况下只被用于冷态校核弹簧。
AECsoft
2020/7/16
弹簧支吊架设计
荷载变化率——弹簧荷载达到热载时的荷载变化率
荷载载变化
弹簧等级 弹簧行程
在热胀导致管线存在竖直方 向位移处，弹簧支吊架提供 支撑力。
2020/7/16
弹簧支吊架设计 恒力弹簧支吊架
恒力弹簧支吊架在这个的位移变化范围内能够提供一个恒定的支承力 。
理论上恒力弹簧的荷载变化率应该为零，但实际上荷载变化率最高可 达到6%。
AECsoft
2020/7/16
弹簧支吊架设计 可变弹簧支吊架
可变弹簧支吊架是一个能够提供一个随垂直位移变化的支承力的竖直 螺旋弹簧。
注：弹簧支承力的变化将导致荷载转移到相连的设备或邻近弹簧上。从
而它使管系的应力增加。
AECsoft
2020/7/16
弹簧支吊架设计 弹簧支吊架设计基本步骤
1. 计算弹簧荷载
2. 确定垂直方向位移
3. 从厂家弹簧表中选弹簧
4. 确定弹簧支吊架的理论安装荷载
中间位置。
刚性支架的位移标准-当竖直位移小于
给定值时用刚性支架替换弹簧。
最大允许行程限制-当竖直位移大于给定值，
选用恒力弹簧替换可变弹簧。
2020/7/16
弹簧支吊架设计 弹簧输出报告
AECsoft
2020/7/16
弹簧支吊架设计
计算选弹位移考虑弹簧刚度的影响
考虑弹簧刚度对选弹位移的影响
一般计算选弹位移不考虑弹簧刚度的影响。如果管道柔软，弹簧刚度大 ，忽略弹簧刚度会导致实际的弹簧热载不同理论计算结果。CII提供工况定义 中选择“as designed” 来包含弹簧刚度对选弹位移的影响。（用户也可以在 配置界面中选择“Include Travel cases to default to ”As Designed“.) 如果用 户选择该方法，弹簧报告告诫用户现场调整冷载和弹簧报告冷载（Field Installed load）一致。
热载
100
%
热载 冷载 热载
100
%
制造商推荐值为25% （MSS SP-58） 其它：常规管道为25%，高危管道为10%
注：恒力弹簧支吊架许用荷载变化率为6%
AECsoft
2020/7/16
弹簧支吊架设计
AECsoft
2020/7/16
弹簧支吊架设计 CAESAR II中弹簧的自动设计
运行载荷分配工况（支架热载） 运行操作态工况（弹簧支架行程） 弹簧表选弹簧
冷热载荷完全落在弹簧的工作范围内 载荷变化率的计算值小于给定值 所选弹簧尺寸满足最小净空要求 如果百度文库个弹簧不符合要求，软件自动选择两个弹簧并联
如果两个弹簧不符合要求，软件将选择恒力弹簧 CAESAR II软件将弹簧等级和理论安装载荷输入到其它载荷工况的弹
簧位置。
AECsoft
2020/7/16
AECsoft
以上所列所有值对任一单个的弹簧设计控制表格进行控制
2020/7/16
弹簧支吊架设计 激活弹簧设计窗口
AECsoft
2020/7/16
弹簧支吊架设计
AECsoft
2020/7/16
弹簧支吊架设计 简单的弹簧支吊架
AECsoft
2020/7/16
弹簧支吊架设计 弹簧支吊架生根在管道或容器上