自限式弹簧支吊架的设计

摘要：本论文阐述了弹簧支吊架的一种――蝶形弹簧支吊架。针对目前传统弹簧支吊架使用了圆柱螺旋弹簧支吊架体积大，重量重，特别是对于一些大载荷、小位移要求的场合，用传统的支吊架，不但材料难以组织、国内工艺加工水平很困难，而且成本很高、重量重，结构不尽合理，

现场安装调整很不方便的缺点。本论文对蝶形弹簧支吊架进行设计说明，主要完成以下内容：介绍弹簧支吊架在国内的使用情况，本着节能环保的目的提出改进弹簧支吊架的必要性。说明自限式弹簧支吊架的主要部分以及工作原理，明确了设计改造自限式弹簧支吊架的重要性。

关键词：自限式弹簧支吊架设计 支吊架 集锁紧系统 限位系统。

根据国家可持续发展规划要求，在生产生活中都要努力降低能源消耗和降低废气物等对环境污染。

市场前景广阔。自限式弹簧支吊架主要用于锅炉本体、电厂的汽、水、烟、风四大管道，化工设备及管道以及燃烧器的悬吊部分，产品主要用于国内外各大石油化工产区、电厂，其中国内用于整个油田市场年建安生产产值总量在600亿左右，且年需求量正在以20%的速度递增。项目产品主要为中、外石油及石化产业相关装置配套，随着“中石油”、“中石化”在海外业务快速拓展，产品销售前景广阔。

1、行业经济运行情况

2003 年我国支吊架行业总产值为200亿元，2012年，中国支吊架产业继续速迅猛发展，支吊架行业总体经济效益均稳步上涨。全行业销售收入600亿元，同比增长90.4%；

单位：万元

中国的管道支吊架产业，它既不是“朝阳产业”，也不是“夕阳产业”，而是与人类共存的永恒产业，且在中国还是一个不断发展的产业。20世纪80年代以后，中国的经济发生了突飞猛进的变化，管件行业更加突出，全国管道支吊架制造厂家近千家，并形成了独立开发研制一代又一代新产品的能力，产品的技术性能已接近发达国家水平。管道支吊架是经济发展时代不可缺少的商品，未来将如何发展，是非常值得研究的。

中国管道支架制造业取得了长足的进步，目前已可以生产多种不同规格，品种的管道支吊架，已成为当今世界管道支吊架生产和使用最多的国家。同时，轻工纺织、能源化工、电力等支吊架相关产业的迅速发展给支吊架行业带来了广阔的发展空间和发展动力。

2、行业生产技术情况

国内生产普通支吊架的的企业很多，主要有大庆油田装备制造公司等企业。现有的弹簧支吊架是按GB10182-88及华东电力设计院，西北电力设计院的技术标准等设计制造。由于使用了圆柱螺旋弹簧支吊架体积大，重量重，特别是对于一些大载荷、小位移要求的场合，用传统的支吊架，不但材料难以组织、国内工艺加工水平很困难，而且成本很高、重量重，结构不尽合理，现场安装调整很不方便。而自限式弹簧支吊架架克服了上诉缺点，在应用范围、生产效率、生产成本上有绝对优势。

管道在工作状态下承受的应力分为一次应力和二次应力。一次应力是指管道在内压、自重和其它持续外载（包括支吊架反力等）作用下所产生的应力；二次应力是指管道在热胀、冷缩或其它位移受约束时产生的应力。

自限式弹簧支吊架克服了以往的不足，满足外部及内部的力或力矩的平衡法则。自限式弹簧支吊架集锁紧系统、限位系统及防护系统于一体，便于现场安装位、维护及调试。考虑了一次应力的特点是没有自限性的缺陷，使管道在使用过程中不会受压变形。同样，自限式弹簧支吊架也充分对管道使用时易受到二次应力的破坏进行了解决。采用绝热管托同时具有隔热、保冷和承重的双重作用，它采用保温垫层和保冷垫层，有效地解决了管道的热量损失和冷量损失的问题，从而保证了管道热介质和冷介质的安全运行，与非绝热管托相比可节能70%。

产品结构、制造工艺流程

2.1产品结构

自限式弹簧支吊架按其结构分为：管部、根部结构件、功能件及连接件。功能件主要包括恒力弹簧支吊架、可变弹簧支吊架、液压阻尼器等。

图1自限式弹簧支吊架结构件图

2.2 制造工艺流程

详见图2 制造工艺流程图

结论：

本文在自限式弹簧支吊架的设计上，采用蝶形弹簧 ，自限式弹簧支吊架集锁紧系统、限位系统及防护系统于一体，便于现场安装位、维护及调试；可在高温和恶劣工作条件下工作；在承受冲击作用时固有频率基本保持不变，且在大冲击负载作用产生共振时，具有限制系统响应振幅的功能；具有低频特性并可承受超载；结构紧凑。整个机构的厚度尺寸方面，其尺寸更小，减小了体积、减轻了重量，降低了成本并且可使用于很多空间的夹紧的装置。通过试验校核可知：设计结果能够以自限式弹簧支吊架为研究对象，设计的重点是自限式弹簧支吊架，将所学专业的理论知识与实际机械的设计相结合，通过对自限式弹簧支吊架的结构分析，设计自限式弹簧支吊架总体结构及各组成零件。该设计满足工作要求。

图2

参考文献：

[1]JB/T8130.1-1999 恒力弹簧支吊架 上海发电设备成套设计所 中国机械工业出版社

[2]HG/T20644-1998 变力弹簧支吊架

[3]火力发电厂汽水管道支吊架设计手册 北京国电华北电力工程有限公司

[4]SH/T3073-2004 石油化工管道支吊架设计规范