1惰性氣體保護室各部件的設(shè)計計算案例惰性氣體保護室各部件的設(shè)計計算案例 11.1圓筒的設(shè)計 11.2封頭 11.2.1封頭的形式與尺寸大小的確定 1 21.3支座 3 31.1.2支座材料的選用 6 6 61.4.2視鏡的強度校核 61.5常開裝置的設(shè)計 81.5.1整體法蘭盤設(shè)計 8 91.5.3緊固裝置設(shè)計與校核 1.6激光增材工作平臺位置的確定 圓筒是此次設(shè)計的主體，直徑為1000毫米，長度為700毫米，厚度為4毫米。將側(cè)面和頂部6個直徑150毫米的對稱孔打開到鏡像和設(shè)備管道的安裝位置。1.2封頭封頭形狀很多，半球的單位體積表面積最小，需要的厚度是同直徑筒的一半。從力的角度來看，球型是最理想的結(jié)構(gòu)型，但是有深度大，直徑小，整體難以沖壓的缺點。橢圓形的張力不如半球形頭部均勻，但將標準橢圓形頭部連接到厚度相同的圓柱體上，可以獲得相同的強度。它吸收了蝴蝶頭淺深度的優(yōu)點。與球形2相比，通過沖孔加工，成型容易，制造方便。因此，請選擇橢圓頭。這種結(jié)構(gòu)由半橢圓形和圓柱直邊組成。檢查GB/T25198-2橢圓形封頭標準，取與筒體厚度相同的4毫米，材料相同的304。公稱直徑曲面高度h1直邊高度h2壁厚s內(nèi)表面積F4工序號工序名稱工序內(nèi)容檢驗項目1用材料S30408,進行標記移植，標記應(yīng)齊全，表面應(yīng)無影響材料標志2劃線劃線Φ1304mm,在每塊拼板上印記3下料緣20mm范圍內(nèi)露出金屬光澤，坡口表面應(yīng)無裂紋、分層、坡口尺寸4組對間隙錯邊量5印焊印記。并將飛濺打磨焊工鋼印3678成型無損檢測劃線規(guī)定，最小厚度應(yīng)4>mm(由外協(xié)方保證),且出具封頭產(chǎn)品封頭內(nèi)表面形狀偏差外凸1.25%Di即12.5mm,內(nèi)凹<0.625%Di,即6.25mm且不得有突變形狀；最小實測厚度4mm;不允許存在縱向皺折；作出檢驗印記封頭內(nèi)表面形狀偏差外凸1.25%Di即12.5mm,內(nèi)凹<0.625%Di,即6.25mm且不得有突變形狀；最小實測厚度4mm;不允許存在縱向皺折；作出檢驗印記領(lǐng)出封頭按中心及直邊找正；劃出封頭高度切割線6mm,直邊高度公差2.5mm。打磨坡屬光澤，即坡□表面應(yīng)無裂紋、分層、夾雜等缺周長3141mm,公差為mm形狀偏差形狀偏差檢測報告總深度991.3支座4根據(jù)JB/4712.2-2007,惰性氣體保護室的總重量為331.8公斤，JB/4712.2-2007,鞍式支座BI1000-F,h=200,δ4=8,1=40。以材料S30408為例，將尺寸更改為下5支腿型號電壓回收尺寸安裝面尺寸GABCDEFH3000公斤(短)3000公斤(長)3000公斤(短)3000公斤(長)(短)(長)(短)(長)12000公斤(短)12000公斤(長)6避難材料不同而產(chǎn)生的鐵素體污染、熱膨脹不同，異種鋼焊接的影響(如電偶腐蝕等)。因此，標準建議使用與“一般”和容器本體相同的材料。因此，選1.4.1視鏡的結(jié)構(gòu)形式設(shè)計工設(shè)備，公稱直徑選用150毫米。根據(jù)查閱GB/T23259—2009壓力容器用護目鏡玻璃，可視直徑選擇150毫米，厚度選擇20毫米。1彎曲應(yīng)力的計算7周邊簡支時周邊固支時K--應(yīng)力系數(shù)6。實際由于非金屬軟片支撐對周邊的限制是幾乎為零。因此，視鏡玻璃視為周邊簡2溫差應(yīng)力由于內(nèi)表面層和外表面層具有圓形板的最大熱應(yīng)力，且小型惰性氣體制造者內(nèi)外溫差不明顯，因此忽略溫差應(yīng)力。玻璃板在實際操作中要承受內(nèi)壓引起的彎曲應(yīng)力和溫差引起的熱應(yīng)力。強度校核時可以通過將兩種應(yīng)力疊加的方法。因此，其強度條件為：σu+σr=1.7MPa≤[σ]=110/10=11MPa8故視鏡的設(shè)計安全合理。1.5常開裝置的設(shè)計由于激光設(shè)備的維護、安裝和制造的需要，需要將惰性氣體保護室制作成可拆卸的連接結(jié)構(gòu)，以此允許實驗者進入。由于在頭部封頭上安裝直徑1000毫米，超出標準檢修孔大小范圍，因此將參照標準檢修孔設(shè)計非標準檢修孔。首先，密封是人孔設(shè)計的核心，法蘭連接是壓力容器最常用的連接方法，有助于根據(jù)標準法蘭的設(shè)計提高非標準人孔設(shè)計的合理性。整個法蘭連接結(jié)構(gòu)使用螺栓連接封頭和頭部，并擰緊墊片，使連接緊密。通常是由螺栓、墊片和法蘭組成的部件，如圖所示。1.確定法蘭盤類型與尺寸結(jié)構(gòu)根據(jù)DN=1000mm,p=0.1MPa,屬于中低壓容器中封頭與筒體的連接選擇整體乙型平焊法蘭。初選材料304,查容器法蘭標準NB/T47020-4707-2012《容器法蘭、墊片、緊固件》的結(jié)構(gòu)尺寸為公稱直徑法蘭mm(PN=1.6MPa)螺柱DδHad91.5.2壓緊面設(shè)計壓縮面(也稱為密封面)是直接與墊圈接觸并傳遞螺栓力使墊圈變形的表面榫槽面型由榫面和凹槽組成，形成放置在凹槽中的墊圈。墊圈狹窄，被凹介質(zhì)的腐蝕可能會減少，安裝過程中壓力下墊圈容易均勻?qū)R。墊圈很窄，壓縮墊圈所需的螺栓力很小，因此高壓下螺栓尺寸不會太大。密封表面適用于易燃、易爆、毒性介質(zhì)和真空度超過1X10?Pa的高壓和真空系統(tǒng)的主要情況?？梢允褂肈N=800mm,壓力小的情況下可以使用更大的直徑。綜上所訴，榫卯表面密封面更為合理。b墊片選用法蘭連接的核心是墊片，墊片密封性能好壞決定法蘭密封效果。選擇墊片時，請考慮墊片的價格、制造和更換。墊片的材料、結(jié)構(gòu)和大小應(yīng)由介質(zhì)的溫度、壓力和腐蝕性決定。常用墊片材料分為非金屬墊片、金屬墊片和復(fù)合墊片三種類型。這三種墊片現(xiàn)在已經(jīng)是標準化生產(chǎn)了。非金屬墊片的優(yōu)點是價格低廉，彈性好，質(zhì)地柔軟，結(jié)構(gòu)致密，容易切割，通常用作生產(chǎn)石棉、合成樹脂、橡膠、塑料、膨脹石墨的原料。其中石棉墊片不耐高壓，不容易溶解和膨脹礦物油，不耐腐蝕，高溫容易老化，彈性下降，因此根據(jù)溫度選擇標準JB/T4704-4707,外徑1066毫米，內(nèi)徑1041毫米，厚度3在壓力容器螺栓上按下墊片，實現(xiàn)法蘭連接密封。所需壓力不僅要達到預(yù)緊及操作中一定的密封比例壓力，還要滿足有效的密封要求，防止密封墊圈被壓下。有時根據(jù)標準選擇法蘭，螺栓的數(shù)量和直徑已經(jīng)確定，但根據(jù)壓力大小，墊圈的直徑(材料、結(jié)構(gòu)和工作壓力)必須不同。因此，必要時應(yīng)根據(jù)實際情況檢查螺栓的強度。螺栓設(shè)計包括材料選擇、螺栓直徑和數(shù)量計算、螺栓尺寸確定、螺紋和螺栓標準的螺栓間隙檢查。經(jīng)常打開非標準檢修孔的固定組件是鉸鏈螺栓、活節(jié)螺栓和梅花螺母的組合結(jié)構(gòu)，O環(huán)用于密封墊片。根據(jù)參考文獻[7]提供的檢查方法，檢查如下。初選滑節(jié)螺栓M24,材料S30408。根據(jù)GB150-2011《壓力容器》標準，在墊片接觸寬度N處確定墊片基本密封寬度b0=25mm,然后計算墊片有效密封寬度。預(yù)緊狀態(tài)下需要的最小墊片壓緊力操作狀態(tài)下需要的最小墊片壓緊力操作狀態(tài)下需要的最小螺栓總載荷計算內(nèi)壓引起的軸向力F=0.785D2p=0.785×10412×0.1以螺栓根徑d2進行計算，預(yù)緊狀態(tài)下需要的最小螺栓總截面積。Aa=Wa/[σ]b=41349.6/137=301.8mm2用于墊片，以達到良好的密封效果，必須選擇合適的螺栓間距L,其最大值操作狀態(tài)下，螺栓總設(shè)計載荷W?=Wp=167768.1N。故螺栓總設(shè)計載荷PsbboFhmp——一常溫下螺栓材料的許用應(yīng)力，取137MPa;———設(shè)計溫度下螺栓材料的許用應(yīng)力，取137MPa;bXYZ軸模擬實際運動的極限位置，