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恒力弹簧支吊架的设计计算

热力发电厂的气管、水管以及化工行业的管道支吊架系统内悬吊点的热位移很大,为了避免管道系统产生危险的弯曲应力,被支撑的管道设备需要获得恒力弹簧支吊架的支撑力。

恒力弹簧支吊架是一种支承力不随支承力方向的位移发生变化的柔性支承。目前,我国主要采用连杆式恒力弹簧支吊架,两者都是依据力矩平衡的基本原理进行设计的。无论三连杆还是四连杆恒力弹簧支吊架,其结构相对承载的吊杆是不对称的,它使恒力弹簧支吊架的生根复杂化,位移中承载吊杆端部有一定的水平摆动,影响了吊杆的垂直度,过大的摆会影响恒力弹簧支吊架的恒定度,也会给管道带来附加的应力。一些电厂在机组投运后,吊架的恒力弹簧支吊架发生严重的卡死现象,使恒力弹簧支吊架无法正常运行,主蒸汽再热热段、再热冷管道下沉严重,这主要是与该类产品采取开放式结构有相当的关系。近年来,一种新型的主辅弹簧式恒力弹簧支吊架在国外得到应用,并显示出巨大的优越性:1.该结构对称,承载吊杆不发生水平摆动,有利于管道恒力弹簧支吊架的布局和受力;2.该结构更为紧凑,容易实现产品关键零部件的“封闭”设计,从而保证了恒力弹簧支吊架的质量和寿命。

主辅弹簧式恒力弹簧支吊架工作原理,主要由弹簧,两辅助弹簧和两摆动凸轮组成。两辅助弹簧和摆动凸轮分别设置在主压缩恒力弹簧支吊架的两侧。主弹簧压缩时力位移曲线为三角形,辅助弹簧和摆动凸轮板在运动中可将此三角形补成矩形,达到恒力弹簧支吊架输出的结果。载荷直接作用于恒力弹簧支吊架主弹簧上,当恒力弹簧支吊架主弹簧向下移动时,主弹簧上的小轮沿摆凸轮移动,主、辅压缩恒力弹簧支吊架产生的力均呈线性变化,主弹簧产生的力始终呈线性增大。小轮由最上端向下移到凸轮顶点过程中,辅助恒力弹簧支吊架产生的合力由最大值渐渐减小。当小轮到达凸轮顶点时,辅助弹簧产生的合力为零,这时只有主弹簧承受载荷。在凸轮顶点下方,辅助恒力弹簧支吊架产生的合力方向相反。主、辅压缩弹簧产生的两力叠加,从而实现恒力弹簧支吊架在移动范围内输出为恒力定。