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doi;10.3969/i.issn.10093230.2013.08.002
应用能源技术
2013年第8期（总第188期）
齿啮式卡箍连接结构的有限元应力分析
武君
（哈尔滨电气股份有限公司，哈尔滨，150046）
摘要：采用面一面接触模型来模拟齿啮式卡箍连接结构的接触问题，使用大型的有限元应力分析软件Ansys14.0，运用该软件所提供的三维实体单元，对卡箍连接结构的接触部位进行详细的应力分析，并得到接触面上的应力分布云图，热后按照JB47321995(2005年确认)对危险截面进行应力强度评定，许用应力按照CB150-2011选取。
关键调：齿嗜式卡箍连接结构；有限元分析；Ansys14.0
中图分类号：TH61.5文献标志码：B文章编号：1009-3230(2013)01-0004-05 FiniteElementAnalysisofToothTypicalClampConnections
WUJun
(Harbin Electric Company Limited, Harbin 150046, China)
Abstract: By using face-face contact model, the contact question of tooth typical clamp connections was simulated. Utilizing larger finite element stress analysis software Ansysl4. O, 3-D solid element from this software was employed to calculate the stresses of clamp connections, the contact stresses in this structure was analyzed, thus, the distribution nephogram of the stresses on the contact surface was obtained. And then, the strength of these dangerous sections was evaluated by JB4732-1995(Rev. 2005), the available stress is in accordance with GB150-2011.
Key words: Tooth typical clamp connections; Finite element analysis; Ansysl0. 0
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引言
卡箍连接与常用的法兰连接结构相比具有结构紧凑、装卸方便的优点，可以大幅度的提高效率，降低劳动强度，特别适用于间款操作的场合。我公司2012年为某公司设计了1台对树脂基复合材料进行固化的反应型容器，该容器间款操作的周期为15d，采用的是齿啮式卡箍的快开结构。结构示意图如图1所示，主要技术参数见表1。该设备的设计标准为CB150－2011，卡籍连接的局部结构采用有限元应力分析的方法进行校核并进行优化设计。卡为此连接结构的关键部件，卡箍不仅承受着由压力产生的轴向载荷，而且还承受着法兰弯矩的作用，为了保证该反应容器的安全可靠的运行，对卡籍连接结构进行有限元应
收稿日期：201306-10
修订日期：201307-10
作者简介：武君（1967-），男，硕士研究生，高级工程师，主
要从事换势器、压力容基的产品研发工作。
万方数据
力分析。
1卡箍连接结构的分析
卡连接结构简图如图1所示，由卡籍、上法兰（齿状结构）、下法兰（无齿结构）、上斜块、下斜块及螺栓和螺母等组成，卡箍的结构如图2所示。传统的设计，卡箍直接与上下法兰相连，上紧或拆卸时，磨损严重的位置是卡箍与法兰的接触面。本设计中，在卡箍连接结构中增加了上、下斜块，上斜块与卡箍、下斜块与上法兰均采用螺栓及圆柱销连接，上、下斜块为斜面配合，如图3所示，配合面装配时需进行研磨，改进后的结构在上紧或拆卸时，使磨损的位置变为两斜块之间的接触面，该元件可拆卸，便于装配、检修，可为用户降低维修成本。卡箍连接结构的强度计算可以采用两种方法进行，即规范设计和有限元应力分析，前者依赖于经验公式，且仅从力平衡的角度处理接触边界条件，缺少对接触区域应力分布情况的计算，而