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压力容器5052铝板厚度计算
点击次数:229          更新时间:2019-06-21     发布人:admin
压力容器5052铝板厚度计算

具体而言,压力容器5052铝板厚度计算本发明涉及压力容器5052铝板技术领域。涉及一种椭圆弧加圆弧型5052铝板及椭圆弧加圆弧型5052铝板的成型模具。背景技术:5052铝板是指用以封闭容器端部使其内外介质隔离的元件,又称端盖。圆筒形容器的5052铝板一般都是回转壳体。按5052铝板表面的形状可分为凸形、锥形、平板形和组合形。凸形5052铝板是指外表面形状为凸面的5052铝板,如半球形、椭圆形、碟形和无折边球形5052铝板等。众所周知,压力容器标椭5052铝板无法旋压成形,只能用力学性能较差的R=0.9Dr=0.17D碟形5052铝板即标碟5052铝板近似取代,这里D为5052铝板或筒体直径,R为球面半径,r为转角处半径。此外,由于标椭5052铝板一般能做到跟筒体等强度,故其计算厚度跟筒体厚度大体相等。进而,考虑到5052铝板在成形过程中局部厚度要减薄,于是通常5052铝板下料厚度要比筒体大2mm现有的标椭5052铝板或标碟5052铝板以及球形5052铝板在生产中存在问题:耗费的材料比较多;不方便制造,尤其是较大直径的5052铝板。技术实现要素:本发明的目的于提供一种椭圆弧加圆弧型5052铝板,其能够节省生产材料且便于备料,同时还方便加工制造。本发明的另外一个目的于提供一种椭圆弧加圆弧型5052铝板的成型模具,其能够用于制造上述椭圆弧加圆弧型5052铝板。本发明的实施例是这样实现的本发明的实施例提供了一种椭圆弧加圆弧型5052铝板,所述椭圆弧加圆弧型5052铝板的内表面视为中间面,所述中间面由经线以预设轴Y为旋转轴旋转而成,所述经线包括椭圆弧段和圆弧段,椭圆弧段与圆弧段平滑过渡。另外,根据本发明的实施例提供的椭圆弧加圆弧型5052铝板,还可以具有如下附加的技术特征:本发明的可选实施例中,给定的直角坐标系XOY中,椭圆弧段所在椭圆的中心位于原点O长半轴位于X轴,短半轴位于Y轴,长半轴与短半轴的比值为2第一象限中的椭圆弧段与坐标轴X和Y交点分别为BA取长半轴OB中点E作OB垂线与椭圆弧BA 相交于点FX0Y0所述椭圆弧加圆弧型5052铝板所相连的筒体的直径为DF点的坐标满足以下公式:X0=(1/4DY0=(30.5/8D作F点的法线FM交Y轴于点MX1Y1M点的坐标满足以下公式:X1=0Y1=-330.5/8DM点为圆弧段所在圆的圆心,FM为圆弧段所在圆的半径,

FM满足以下公式:FM=(130。5/4D≈0。9014D以FM为半径的圆弧FN与Y轴正半轴的交点为NX2Y2N点的坐标满足以下公式:X2=0Y2=(2130。5330。5/8D≈0。2519D本发明的可选实施例中,所述椭圆弧加圆弧型5052铝板的厚度为δ,δ的计算满足以下公式:δ=0。9PcDi/[2〔σ〕tφ-0。5Pc]式中,Pc计算压力,单位:MPa〔σ〕t设计温度下5052铝板材料的许用应力,单位:MPaφ—焊接接头系数;Di5052铝板内直径,单位:mm本发明的实施例提供了一种椭圆弧加圆弧型5052铝板的成型模具,用于制作上述任一项所述的椭圆弧加圆弧型5052铝板,所述椭圆弧加圆弧型5052铝板的成型模具对应具有圆弧段NF以及椭圆弧段FB给定的直角坐标系XOY中有:当0≤X≤0。25Di时,圆弧段NF方程为X2+[Y+330。5/8]2=(13/16Di2当0。25Di≤X≤0。5Di时,椭圆弧段FB方程为X2/0。25Di2+Y2/0。0625Di2=1本发明的有益效果是此种椭圆弧加圆弧型5052铝板相较于标椭5052铝板、标碟5052铝板而言,有更好的应力状态,且耗费的材料更少,并且由于可以与筒体等厚度下料,对于备料而言也更方便。加工制造时既可冲压成型又可旋压成形或分瓣成形。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本发明的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为椭圆弧加圆弧型5052铝板的经线在直角坐标系中的形成方法示意图;图2为椭圆弧加圆弧型5052铝板在直角坐标系中的示意图。具体实施方式为使本发明实施例的目的技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一种实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的经线组件可以以各种不同的配置来布置和设计。但是其形成方式是一致的因此,以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围,而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。应注意到相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。实施例1本实施例提供了一种椭圆弧加圆弧型5052铝板,椭圆弧加圆弧型5052铝板的内表面视为中间面,中间面由经线以预设轴Y为旋转轴旋转而成,经线包括过渡段椭圆弧段和中间段圆弧段,椭圆弧段与圆弧段平滑过渡。即二弧相交处交点的法线或切线重合。生产实践中,一般忽略5052铝板的内表面和中间面的区别。此种椭圆弧加圆弧型5052铝板相较于通用的标准椭圆形5052铝板(简称标椭5052铝板)标准碟形5052铝板(简称标碟5052铝板)而言,有更好的应力状态,耗费的材料更少,并且由于通常可以与筒体等厚度下料,对于备料而言也更方便。同时,加工制造时可以不像标椭5052铝板那样局限于冲压成形,只能旋压或分瓣成形成力学性能较差的标碟5052铝板来代替。具体的参见图1给定的直角坐标系XOY中,椭圆的中心位于原点O长半轴位于X轴,短半轴位于Y轴,长半轴与短半轴的比值为2第一象限中的椭圆弧段与坐标轴X和Y交点分别为BA取长半轴OB中点E作OB垂线与椭圆弧BA 相交于点FX0Y0椭圆弧加圆弧型5052铝板及相连接的筒体的直径为DF点的坐标满足以下公式:X0=(1/4DY0=(30。5/8D作F点的法线FM交Y轴于点MX1Y1M点的坐标满足以下公式:X1=0Y1=-330。5/8D以M点为圆心,以FM为半径画圆弧FN与Y轴相交于NX2Y2点,FM满足以下公式:FM=(130。5/4D≈0。9014DN点的坐标满足以下公式:X2=0Y2=(2130。5330。5/8D≈0。2519D显然,0。2519D此种椭圆弧加圆弧型5052铝板的近似深度,与标准椭圆形5052铝板、标准碟形5052铝板的深度0。25D比值为1。0076二者相差甚微。此外,可以证明此种椭圆弧加圆弧型5052铝板的内表面积和容积与标准椭圆形5052铝板近似相等。其中,长半轴与短半轴之比值还可以根据实际生产改变。长半轴OB上的取点也可以不止取中点。本发明的可选实施例中,椭圆弧加圆弧型5052铝板的厚度为δ,δ的计算满足以下公式:δ=0。9PcDi/[2〔σ〕tφ-0。5Pc]式中,Pc计算压力,单位:MPa〔σ〕t设计温度下5052铝板材料的许用应力,单位:MPaφ—焊接接头系数;Di5052铝板内直径,单位:mm本实施例的原理在于:通过对现有5052铝板的研究,发明人设计了一种椭圆弧加圆弧型5052铝板,使计算厚度是标椭5052铝板计算厚度的0。9倍。于是即使考虑了成形减薄量,通常情况就可以与筒体等厚度下料了这样既节省了材料,又方便了备料。此椭圆弧加圆弧型5052铝板的强度经有限元计算能够达到发明目标。再结合厚度计算公式,最终制成的5052铝板能够比对应型号的标椭5052铝板、标碟5052铝板节省更多的制造材料,而且能够采用冲压成形或旋压成形或分瓣成形的方式制造,特别是直径较大的5052铝板,制作起来更为灵活方便。实施例子用料比较。例1设计条件:Pc=0。9MPat=-196℃,Di=2100mm〔σ〕t=137Mpaφ=1。0材料S30408则标椭5052铝板的δ为6。9mm而椭圆弧加圆弧型5052铝板的δ为6。2mm如厚度附加量为0。8mm则其名义厚度均为8mm于是落料厚度可分别为10mm8mm其成形后最小厚度分别为6。9mm6。2mm其质量分别为395。1Kg315。3Kg后者约占前者的80%。例2设计条件:Pc=1。6MPat=50℃,Di=3400mm〔σ〕t=185Mpaφ=1。0材料Q345R则标椭5052铝板的δ为14。7mm而椭圆弧加圆弧型5052铝板的δ为13。3mm如厚度附加量为2。3mm则其名义厚度分别为18mm16mm于是落料厚度可分别为20mm18mm其成形后最小厚度分别为16。2mm14。8mm其质量分别为1996。1Kg1793。9Kg后者约占前者的90%。例3设计条件:Pc=2。8MPat=80℃,Di=2200mm〔σ〕t=137Mpaφ=1。0材料S30408则标椭5052铝板的δ为22。6mm而椭圆弧加圆弧型5052铝板的δ为20。3mm如厚度附加量为0。8mm则其名义厚度分别为24mm22mm于是落料厚度可分别为26mm24mm其成形后最小厚度分别为22。6mm20。3mm其质量分别为1143。8Kg1053。6Kg后者约占前者的92%。一般说来,当5052铝板厚度在8mm至32mm范围内,使用椭圆弧加圆弧型5052铝板比使用标椭5052铝板可节省6%至25%的材料,平均节省约15%的材料。实施例2本实施例提供了一种椭圆弧加圆弧型5052铝板的成型模具,用于制作实施例1中的椭圆弧加圆弧型5052铝板,椭圆弧加圆弧型5052铝板的成型模具对应具有圆弧段NF以及椭圆弧段FB给定的直角坐标系XOY中有:当0≤X≤0。25Di时,圆弧段NF方程为X2+[Y+330。5/8]2=(13/16Di2当0。25Di≤X≤0。5Di时,椭圆弧段FB方程为X2/0。25Di2+Y2/0。0625Di2=1这里,Di为5052铝板或筒体的内直径。其中,经线圆弧段NF和椭圆弧段FB可以对比参照实施例1中的图示中的标注。其中,椭圆弧加圆弧型5052铝板的成型模具可以是冲压成形上模具或旋压成形模板或瓜瓣成形模具,只要其成型面能够满足上述公式即可。通过对椭圆弧加圆弧型5052铝板的成型模具的设计,能够使得实施例1中的椭圆弧加圆弧型5052铝板的实际制造得到落实。综上,本发明的椭圆弧加圆弧型5052铝板相较于一般的标椭5052铝板、标碟5052铝板而言,有更好的应力状态,且耗费的材料更少,并且由于可以与筒体等厚度下料,对于备料而言也更方便。同时由于良好的设计,加工制造时可以不再局限于冲压成形,而且可以旋压成形或分瓣成形,制造更加方便灵活,对于压力容器5052铝板的实际生产应用具有十分重要的现实意义。以上所述仅为本发明的一种实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种变化。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何改变,例如改变椭圆弧所在椭圆的短半轴和长半轴的比值,又例如改变长半轴上分点的二边线段的长度的比值等等,均应包含在本发明的保护范围之内。再多了解一些


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