弹簧支吊架设计分析
目录
引言 1
一、弹簧支吊架的技术参数及选用标准 2
（一）弹簧支吊架型号分析 2
（二）技术参数 3
（三）如何判定是否合格 3
（四）如何选择合适的弹吊 4
（五）各种型式弹簧安装高度的确定 6
（六）型号表示法与含义 6
（七）设计时应注意的事项 6
二、UG模拟装配过程以及设计分析 7
（一）装配与设计分析 7
三、弹簧支吊架的实际生产过程 11
（一）加工设备 11
（二）制定加工工艺 13
（三）焊接、喷漆过程 14
总结 15
参考文献 16
附件1 17
谢辞 19
引言
随着国民经济的发展，我国的经济总量已稳居世界第二位！但是，随着我国经济的高速发展，社会各行各业对于电力的需求 急剧攀升，电力短缺成为限制我国许多企业发展的一个瓶颈。然而在发电厂里弹簧支吊架是一个很重要的零部件。
变力弹簧支吊架（也称可变弹簧支吊架、弹吊）主要用于有垂直位移的动力管道或设备的支承。由于其主要依靠弹簧力来支承荷载，因此只适宜用在垂直位移较小的场合。
变力弹簧支吊架内装有圆柱螺旋弹簧，在承载的同时，它能适应管道或设备的热位移，也能吸收管道的振动，可以同时起到减振作用，变力弹簧支吊架的主要元件是弹簧，生产厂家应对每一个用于变力弹簧支吊架的弹簧均进行严格的测试，出厂前全部按使用要求，整定在冷态或热态荷载；弹簧支吊架具有保护弹簧的外壳，其上的标牌，清晰的显示弹簧变形大小及冷、热态位置，便于观察和检修
我在所学专业是数控技术，里面的课程包括机械基础 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
等专业课程，再加上我在射阳县齐天机械有限公司有工作经验，该工厂主要生产弹簧支吊架等产品，所以我选择了应用广泛的弹簧支吊架作为我研究的课题，但是由于实际条件的限制，我只能选取某一类弹簧支吊架来进行论述。本课题来源于射阳县齐天机械有限公司。
一、弹簧支吊架的技术参数及选用标准
（一）弹簧支吊架型号分析
弹簧支吊架的组成主要是位移指示板、圆柱螺旋弹簧、壳体等零件。典型结构见图1-1 。
图1-1 弹簧支吊架CAD半剖视图
弹簧支吊架按安装方式的不同，分为A、B、C、D、E、F、G七种型式。
A型----上螺纹悬吊型；
B型----单耳悬吊型；
C型----双耳悬吊型；
D型----上调节搁置型；
E型----下调节搁置型；
F型----支撑搁置型；
G型----并联悬吊型
本论文中选用的较为常见的F型弹簧支吊架即支撑搁置型。如图1-2所示。
图1-2 F型弹簧支吊架实物图
弹簧支吊架根据使用场地不同，受力情况不一样，所以选择材料也有所区别，国内现有可变弹簧支吊架的规范大致有华东电力设计院1983年版《管道支吊架手册》中“TH”系列弹吊、西北电力设计院1983年版《管道支吊架手册》中“T”系列弹吊、JB/T 8130.2《可变弹簧支吊架》中“TD”系列弹吊、HG/T 20664-1998《化工变力弹簧支吊架》中“VS”系列弹吊等。
（二）技术参数
荷载和位移
变力弹簧支吊架名称的由来是因为相对于恒力弹簧支吊架而言，也就是说弹簧支吊架的荷载随着所支吊的管道的位移而变化。这种位移是指冷位移和热位移，所以弹吊荷载有冷态荷载、热态荷载、整定荷载之分。
管道在冷态时，弹吊所承受的荷载称为冷态荷载Pc。
管道在热态时，弹吊所承受的荷载称为热态荷载Ph。
弹吊在安装时所整定的荷载称为安装荷载或整定荷载Pad。大多数情况下，Pad=Pc。
弹簧刚度 P’
如图1-3（a）所示，当热位移Δx向下时，Ph>Pc; 如图1-3（b）当热位移Δx向上时，Ph
因此由图示得：|Ph-Pc|=P’Δx
图1-3 位移图
（三）如何判定是否合格
在选择弹簧支吊架时，不论管道运行时位移向上或向下，均要使工作载荷和安装载荷处在弹簧载荷选用表(见附件1)的上下两粗线之间。对于位移量较小的管道，有可能使工作载荷和安装载荷均处在中线和某一粗线之间。上述两种情况只要弹簧载荷变化率不超过25%，所选择的支吊架即为合格。载荷变化率可按下式计算决定：
载荷变化率=×100%≤25%
式中：管道位移向上时，安装载荷=工作载荷+位移量×弹簧刚度；
管道位移向下时，安装载荷=工作载荷-位移量×弹簧刚度。
若弹簧载荷变化大于25%，则可选用大一档的工作位移范围，查得安装载荷，再验算载荷变化率。当无法满足载荷变化率小于等于25%的要求时，可改用恒力弹簧支吊架。
（四）如何选择合适的弹吊
弹簧支吊架主要根据生根梁的结构形式、管道空间位置和管道支吊方式来选择以上八种中的一种或几种。
A、B、C型为悬吊型吊架，吊架上端用吊杆生根在梁或楼板上，下端用花蓝螺母和吊杆与管道连接。（见图1-4）
D、E型为搁置在梁或楼板上，下方用吊杆悬吊管道。（见图1-4）
F型为支撑搁置型支架，座于基础、楼面或钢结构上，管道支撑在架顶部。（见图1-4）。
G型为并列悬吊型吊架，当管道上方不能直接悬吊或没有足够高度悬挂弹簧吊架，或管道的垂直荷载超出单个吊架所能承受的范围时可以选择G型吊型。（见图1-4）
H型为F型加聚四氟乙烯滑板，以减小管托与弹簧之间的摩擦力。（见图1-4)
图1-4 典型安装示意图
（五）各种型式弹簧安装高度的确定
A、B、C、E、F、G、H型弹簧安装高度=指示板指零位时的L+安装标尺。D型弹簧，安装高度=指示板指零为时的L-安装标尺。
举例
某根管道的工作载荷为7628N运行时位移向上位移量为10mm，根据管道安装要求采用A型吊架试选择吊架型号。
查附件1暂定该吊架位移范围为030。
在附件1的中线和上粗线间查得编号13的吊架工作载荷7628N；此时荷重板指示值为5；
以7628N对应的030刻度值向下10mm（见附件），查得安装载荷9123N；荷重板指示值为15，安装标尺就称为15；
验算弹簧载荷变化率：
×100%=19.6%<25% 满足
选用吊架型号为BSHA03013-15-389
安装高度389来源于荷重板指0时安装高度为374指30时为404
（查阅弹簧支吊架显示表 指15时则为389）
（六）型号表示法与含义
引言 1
一、弹簧支吊架的技术参数及选用标准 2
（一）弹簧支吊架型号分析 2
（二）技术参数 3
（三）如何判定是否合格 3
（四）如何选择合适的弹吊 4
（五）各种型式弹簧安装高度的确定 6
（六）型号表示法与含义 6
（七）设计时应注意的事项 6
二、UG模拟装配过程以及设计分析 7
（一）装配与设计分析 7
三、弹簧支吊架的实际生产过程 11
（一）加工设备 11
（二）制定加工工艺 13
（三）焊接、喷漆过程 14
总结 15
参考文献 16
附件1 17
谢辞 19
引言
随着国民经济的发展，我国的经济总量已稳居世界第二位！但是，随着我国经济的高速发展，社会各行各业对于电力的需求 急剧攀升，电力短缺成为限制我国许多企业发展的一个瓶颈。然而在发电厂里弹簧支吊架是一个很重要的零部件。
变力弹簧支吊架（也称可变弹簧支吊架、弹吊）主要用于有垂直位移的动力管道或设备的支承。由于其主要依靠弹簧力来支承荷载，因此只适宜用在垂直位移较小的场合。
变力弹簧支吊架内装有圆柱螺旋弹簧，在承载的同时，它能适应管道或设备的热位移，也能吸收管道的振动，可以同时起到减振作用，变力弹簧支吊架的主要元件是弹簧，生产厂家应对每一个用于变力弹簧支吊架的弹簧均进行严格的测试，出厂前全部按使用要求，整定在冷态或热态荷载；弹簧支吊架具有保护弹簧的外壳，其上的标牌，清晰的显示弹簧变形大小及冷、热态位置，便于观察和检修
我在所学专业是数控技术，里面的课程包括机械基础 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
等专业课程，再加上我在射阳县齐天机械有限公司有工作经验，该工厂主要生产弹簧支吊架等产品，所以我选择了应用广泛的弹簧支吊架作为我研究的课题，但是由于实际条件的限制，我只能选取某一类弹簧支吊架来进行论述。本课题来源于射阳县齐天机械有限公司。
一、弹簧支吊架的技术参数及选用标准
（一）弹簧支吊架型号分析
弹簧支吊架的组成主要是位移指示板、圆柱螺旋弹簧、壳体等零件。典型结构见图1-1 。
图1-1 弹簧支吊架CAD半剖视图
弹簧支吊架按安装方式的不同，分为A、B、C、D、E、F、G七种型式。
A型----上螺纹悬吊型；
B型----单耳悬吊型；
C型----双耳悬吊型；
D型----上调节搁置型；
E型----下调节搁置型；
F型----支撑搁置型；
G型----并联悬吊型
本论文中选用的较为常见的F型弹簧支吊架即支撑搁置型。如图1-2所示。
图1-2 F型弹簧支吊架实物图
弹簧支吊架根据使用场地不同，受力情况不一样，所以选择材料也有所区别，国内现有可变弹簧支吊架的规范大致有华东电力设计院1983年版《管道支吊架手册》中“TH”系列弹吊、西北电力设计院1983年版《管道支吊架手册》中“T”系列弹吊、JB/T 8130.2《可变弹簧支吊架》中“TD”系列弹吊、HG/T 20664-1998《化工变力弹簧支吊架》中“VS”系列弹吊等。
（二）技术参数
荷载和位移
变力弹簧支吊架名称的由来是因为相对于恒力弹簧支吊架而言，也就是说弹簧支吊架的荷载随着所支吊的管道的位移而变化。这种位移是指冷位移和热位移，所以弹吊荷载有冷态荷载、热态荷载、整定荷载之分。
管道在冷态时，弹吊所承受的荷载称为冷态荷载Pc。
管道在热态时，弹吊所承受的荷载称为热态荷载Ph。
弹吊在安装时所整定的荷载称为安装荷载或整定荷载Pad。大多数情况下，Pad=Pc。
弹簧刚度 P’
如图1-3（a）所示，当热位移Δx向下时，Ph>Pc; 如图1-3（b）当热位移Δx向上时，Ph
因此由图示得：|Ph-Pc|=P’Δx
图1-3 位移图
（三）如何判定是否合格
在选择弹簧支吊架时，不论管道运行时位移向上或向下，均要使工作载荷和安装载荷处在弹簧载荷选用表(见附件1)的上下两粗线之间。对于位移量较小的管道，有可能使工作载荷和安装载荷均处在中线和某一粗线之间。上述两种情况只要弹簧载荷变化率不超过25%，所选择的支吊架即为合格。载荷变化率可按下式计算决定：
载荷变化率=×100%≤25%
式中：管道位移向上时，安装载荷=工作载荷+位移量×弹簧刚度；
管道位移向下时，安装载荷=工作载荷-位移量×弹簧刚度。
若弹簧载荷变化大于25%，则可选用大一档的工作位移范围，查得安装载荷，再验算载荷变化率。当无法满足载荷变化率小于等于25%的要求时，可改用恒力弹簧支吊架。
（四）如何选择合适的弹吊
弹簧支吊架主要根据生根梁的结构形式、管道空间位置和管道支吊方式来选择以上八种中的一种或几种。
A、B、C型为悬吊型吊架，吊架上端用吊杆生根在梁或楼板上，下端用花蓝螺母和吊杆与管道连接。（见图1-4）
D、E型为搁置在梁或楼板上，下方用吊杆悬吊管道。（见图1-4）
F型为支撑搁置型支架，座于基础、楼面或钢结构上，管道支撑在架顶部。（见图1-4）。
G型为并列悬吊型吊架，当管道上方不能直接悬吊或没有足够高度悬挂弹簧吊架，或管道的垂直荷载超出单个吊架所能承受的范围时可以选择G型吊型。（见图1-4）
H型为F型加聚四氟乙烯滑板，以减小管托与弹簧之间的摩擦力。（见图1-4)
图1-4 典型安装示意图
（五）各种型式弹簧安装高度的确定
A、B、C、E、F、G、H型弹簧安装高度=指示板指零位时的L+安装标尺。D型弹簧，安装高度=指示板指零为时的L-安装标尺。
举例
某根管道的工作载荷为7628N运行时位移向上位移量为10mm，根据管道安装要求采用A型吊架试选择吊架型号。
查附件1暂定该吊架位移范围为030。
在附件1的中线和上粗线间查得编号13的吊架工作载荷7628N；此时荷重板指示值为5；
以7628N对应的030刻度值向下10mm（见附件），查得安装载荷9123N；荷重板指示值为15，安装标尺就称为15；
验算弹簧载荷变化率：
×100%=19.6%<25% 满足
选用吊架型号为BSHA03013-15-389
安装高度389来源于荷重板指0时安装高度为374指30时为404
（查阅弹簧支吊架显示表 指15时则为389）
（六）型号表示法与含义
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