向受到Ｆ。。的拉应力、在水平方向受到Ｆ。。的剪应 力，焊缝综合应力。因此对这三个应力分别作校核 计算： ①拉应力的计算 如图５所示，拉应力对吊耳最具有破坏性的位置 在Ａ—Ａ断面，对拉应力矿的计算可采用下述公式：
Ｆ
矿＝鼍坠，校核：盯＜［旷］
Ｌ）Ａ
其中５。为Ａ—Ａ断面处的截面积，［矿］为耳板材 料的允许拉应力。 ②剪应力的计算 如图５所示，剪应力对吊耳最具有破坏性的位置 在Ｂ—Ｂ断面，对剪应力盯的计算可采用下述公式：
校核：
盯＝７３．９＜［ｏ－］＝２０５
丁＝５９．２＜１２５ ＭＰａ
ＭＰａ
．ｍ№＊＾１．
焊缝剪应力：ｒｒ
焊缝应力，＝瓣
ｏＤ
２尚２西可夏万ｉ丽
ＦＨ２ ５９．２ ＝０．００６ ４ ＭＰａ
（８）
厂＝１４．２＜０．９∥＝０．９
Ｘ
１６０＝１４４ ＭＰａ
所选吊耳满足要求。
（９）
２．４吊耳参考尺寸 根据上述吊耳设计计算原则和方法，我们对常 规ＷＮＳ系列锅壳式锅炉吊耳、ＳＺＳ系列水管式锅炉 吊耳（如图８）进行设计计算并给出了相应的参考尺 寸，分别见表４、表５。
应力如下：
拉应力：矿２东２西ｘ丽Ｆ酉丽
杠，。１．
Ｆｖｌ １３０ ０１４ ＝７３．９ ＭＰａ
剪应加＝石Ｆｍ＝面‰＝５９．２
（６）
ＭＰａ
许用拉应力［ｏｒ］：２０５ 万方数据
ＭＰａ
（７）
・探讨园地・
旧№“＾Ｉ．
Ｆｖｌ
工业锅炉吊耳设计与计算的探讨
１３０ ０１４
３９
焊缝拉应力：盯ｒ＝捎＝矿可夏万≯猫丽
＝１４．１ ＭＰａ
锅炉外形尺寸 （长×宽ｘ高）／ｍ
２．８２×１．９６×１．８６ ４．１×２．２１×２．３８ ４．４５×２．６×２．５３ ５．２×２．８×２．８ ５．４×２．７６×３．１ ５．８×２．６×２．８
蒸发量
／（ｔ・ｈ。）
８ ｌＯ １２ １５ ２０
锅炉外形尺寸 （长×宽×高）／ｍ
６．３×３．１×３．４ ６．９×３．４×３．５ ７．２×３．４×３．５ ７．２×３．８×３．９ ８．３×４．２×４．２
，２√㈢托２，校核删・昕
图６焊缝不意图
２．３计算示例
下面以一台ＷＮＳ ４—１．５７一Ｙ（Ｑ）燃油（气）蒸
许用剪应力［丁］：１２５
ＭＰａ ＭＰａ
角焊缝强度值嘏＝１６０ 综合影响系数ｋ＝１．６５
汽锅炉为例：锅炉质量ｉｒｅ，＝１３．６ ｔ；吊耳中心距Ｌ＝
２ ９８０
ｍｍ，前吊耳距重心线距离Ｌ，＝１
７６０
２２０
Ｉ
≮萎 萎
卜、、＞
心测
Ｌ
臌 ＼弋心、＼
Ｊ
际使用时不太方便。锅炉产品和压力容器产品都需 要采用吊耳进行起吊，在压力容器产品设计标准中 给出了ＨＧ／Ｔ ２１５７４－－２００８《化工设备吊耳及工程技 术要求》。我们认为，虽然在吊耳的形式上各不相
．Ｍ１０
图４重型吊耳
１．３吊耳失效的一般形式 （１）吊耳的设计强度不够，在起吊过程中发生
毕业于西安理工大 学热能与动力工程 专业，现在特富锅炉 有限公司从事锅炉 研发工作。
０前言
相对于电站锅炉而言，工业锅炉一般体积较小， 小容量工业锅炉多为整装出厂。工业锅炉的重量一 般在几吨到几十吨，体积也超出一般的机械设备，表 １～表３给出了常见工业锅炉的外形尺寸和最大件 重量。起吊是锅炉在生产、运输、安装过程中必不可 少的环节。起吊时大部分情况均会使用吊耳，吊耳 的安全性能就尤为重要。然而在工业锅炉相应的设 计规范或参考资料里没有专门针对吊耳的设计及计 算方法，我们在这里对吊耳的设计及计算方法进行
Ｆｖｌ＝１＿了二三，Ｆｖ２＝后・Ｉｔ／一Ｆｖｌ，
Ｌ１＿广Ｌ２
Ｐ一！坠
１“１一ｔａｎ ａ’１
Ｆ一！ｖ２．
Ｈ２一ｔａｎ
８
Ｒ
Ｒ．
ｊ／
＼、
角应不小于６０。。
（４）两吊耳的间距应合理布置，应尽量靠近锅 炉的管板侧，以减少对锅炉本体结构强度的影响。 （５）吊耳布置的位置，尽量避开锅炉上的大开
孔。
２．２
图５耳板受力图
表２ 蒸发量
／（ｔ・ｈ。）
ｌ ２ ３ ４ ５ ６
了探讨，并结合实际推荐了一些吊耳常用形式。
表１ ＳＺＳ系列水管燃油（气）蒸汽锅炉外形尺寸与本体重量
锅炉型号：ＳＺＳ ｎ—１．２５一Ｙ（Ｑ）
ＷＮＳ系列卧式内燃燃油（气）蒸汽锅炉外形尺寸与本体重量 锅炉本体重量
／ｔ ３．９６ ７．３ ９．７ １２．８ １４．４ １５．３
・探讨园地・
文章编号：１００４－８７７４（２０１３）０５－００３５－０５
工业锅炉吊耳设计与计算的探讨
３５
工业锅炉吊耳设计与计算的探讨
邓
亮，邓龙强，叶元华，白鹤峰，刘红忠，叶毕彬
（浙江特富锅炉有限公司，浙江海宁３１４４２２） Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｂｏｉｌｅｒ Ｌｕｇ
ＤＥＮＧ Ｌｉａｎｇ，ＤＥＮＧ Ｌｏｎｇ－ｑｉａｎｇ，ＹＥ Ｙｕａｎ－ｈｕａ， ＢＡＩ Ｈｅ—ｆｅｎｇ，ＬＩＵ Ｈｏｎｇ—ｚｈｏｎｇ，ＹＥ Ｂｉ－ｂｉｎ
ｍｍ，后吊
耳距重心线距离Ｌ２＝１
ｍｍ。前吊耳拉力与水
ｌ ０００ ｘ９．８１×１．６５＝２２０ １３７ Ｎ
磊蠢角蒜８・２。’后鹏拉力与水平夹都“０。。
｜。
｜Ｒｊ
Ｆｖｌ，
１Ｎ 如图、图７。 Ｆｖ２＝Ｗ—Ｆｖｌ＝２２０ １３７—１３０ ０１４＝９０ １２３ Ｎ
‰＝单＝警＝１３０
Ｗ＝Ｆｖｌ＋Ｆｖ２＝ＩＶ＂Ｘ １ ０００
１３０ ０１４ Ｎ ０１４，９０
１２３｝一＝Ｆｖｌ＝
ห้องสมุดไป่ตู้
｛Ｆ。．，Ｆｍ｝。。。＝｛５２
—Ｌ－＝ｌ ２００
００２，５２
０３３｝。。＝Ｆｍ＝
５２ ０３３ Ｎ
Ｌ＝２ ９８０
一
实际应力计算：
图７起吊计算示意简图
选用表４中ＷＮＳ系列锅壳锅炉吊耳序列号３ 型吊耳，吊耳板材质为Ｑ２３５一Ｂ。根据ＧＢ ５００１７— ２００３＜＜钢结构设计规范》中规定，选取材料的各许用
所示。
１．１起吊方式
图１锅炉起吊示意图
１．２几种常见吊耳形式
（起吊重量≤１０ ｔ）、中型吊耳（起吊重量５～２０ ｔ）、重
工业锅炉用吊耳多采用以下几种形式：轻型吊耳
型 ，置
Ｌ－堡．』
醛可
／
型吊耳起吊重量（起吊重量１０－５０ ｔ），如图２～图４。
．Ｊ．垒１
０ 出 些
ｆ
ｒ＿ ＼
当锅炉的蒸发量在１～２ ｔ／ｈ时，整机质量不
２
Ｑ２４５Ｒ Ｑ３４５Ｒ Ｑ２４５Ｒ Ｑ２４５Ｒ
１８～２０ １６～２０ １８—３２ １８～３０ ８０ １８０ ８０ ３６０ ３００ ８０ １８０ ８０ ３６０ ３００ ８０ ２００ ８０ ４６０ ３００ ８０ ２００ ８０ ４２０ ２８０
１８～２４ １８～２４ ２０～２８ ２０～２８ １８～２４ １８～２６ ２０～３０ ２２～３０
肥和＝１４．２
Ｍｎ㈣，
一
淞
＼ｌＸ
人Ｌ＝
幽８吊耳小息幽 表４ ＷＮＳ系列锅壳式锅炉吊耳参考尺寸表
表５
ＳＺＳ系列水管式锅炉吊耳参考尺寸表
１
方法进行了一些探讨，对于采用其他形式的吊耳，本文 所列举的计算方法可供参考。在吊耳设计过程中，对 于质量较大的锅炉，还需要做更细致的计算、校核，这 样才能保证锅炉在制造、安装等过程起吊中不会出现 安全隐患，不会发生安全事故。瞄
丁，——焊缝剪应力，丁，＝当
凡。‘
Ｆ
式中ｈ为焊缝计算高度，２为焊缝计算长度，屏 为正面角焊缝的强度设计值增大系数，对承受静力 载荷和问接承受动力载荷的结构，取１．２２，在吊耳 起吊过程，焊缝直接受到动力载荷，可取１．０，．∥为 角焊缝强度，包括抗拉、抗压和抗剪应力，根据实际 焊接情况，可按照ＧＢ ５００１７－－２００３中表３．４．１—３ 选取。对于角焊缝的计算高度选取，则可以按照图 ６来确定，图中ｈ，为焊脚尺寸。
２吊耳的计算
工业锅炉吊耳的计算，在锅炉制造标准中没有 万方数据
３８
工业锅炉
２０１３年第５期（总第１４１期）
下＝≠，校核：丁＜［丁］
ｄＢ
式中ｏｒ，——焊缝拉应力，ｏｒｆ－若
凡。６
其中Ｓ。为Ｂ—Ｂ断面处的截面积，［ｒ］为耳板材 料的允许剪应力。 ③焊缝强度计算 吊耳一般会采用坡口全焊透形式的焊缝，并且 取焊缝减弱系数咖为０．９。如图５所示，焊缝会受 到垂直拉力凡，和水平剪力日，，数值上与耳板所受 的力是相同的。在起吊时拉力和剪力同时作用于焊 缝上，因此在这里引入一个综合应力／，其计算可采 用下述公式：
（Ｚｈｅｊｉａｎｇ
Ｔｕｆｆ Ｂｏｉｌｅｒ Ｃｏ．Ｌｔｄ．，Ｈａｉｎｉｎｇ ３ １４４２２，Ｃｈｉｎａ）
第一作者：邓亮，３２ 岁，工程师，２００３年
摘要：锅炉从制造、运输到安装都需要进行吊装，锅炉吊耳的设计对锅炉的安全性和起 吊的安全都十分重要。列举了工业锅炉吊耳的几种常见形式，并结合实例探讨了吊耳设计及计 算方法，供锅炉制造厂同行参考。 关键词：工业锅炉；吊耳；设计；计算 中图分类号：ＴＫ２２２ 文献标识码：Ａ
大，吊耳所承受的载荷也相对较小，因此在实际设计 过程中，一般没有对吊耳的强度进行计算，而基本上 采用了类比设计的方法设置锅炉的吊耳。但对于蒸 发量较大的锅炉，每一个吊耳上承受的载荷能达到 １０ｔ以上，如果不对其进行计算、校核，在起吊过程中 若因吊耳本身强度不够，可能会产生耳板撕裂或者 焊缝开裂等现象，将会造成严重的安全事故，因此在 吊耳设计时进行计算等工作是十分必要的。 万方数据
吊耳的受力分析及校核计算 在锅炉起吊过程中，如图５所示，吊耳在垂直方
（６）吊耳采用类比设计时应有足够的依据，否 则应采用设计计算确定。吊耳设计时应同时保证吊 耳和垫板的厚度尺寸及足够的焊缝尺寸。 （７）吊耳和垫板的材料应尽量选用与锅炉筒体 相同的材料，如果选用不同的材料，则它们应具有良 好的焊接性能。 （８）垫板上应设置信号开孑Ｌ。 （９）必要时对吊耳连接处的简体和吊耳的焊缝 进行表面探伤。 （１０）如果锅炉需要进行整体热处理，吊耳也应 该在热处理前完成组装和焊接工作。