2空气储罐的焊接工艺设计

1课程设计说明书题目：23m空气储罐的焊接工艺设计专业年级：姓名：学号：2目录绪论......................................................................................................第一章压缩空气的特性............................................................................第二章设计参数的选择............................................................................第三章容器的结构设计............................................................................3.1圆筒厚度的设计.....................................................................................................3.2封头厚度的计算.....................................................................................................3.3筒体和封头的结构设计.........................................................................................3.4接管的设计.............................................................................................................3.5鞍座选型和结构设计.............................................................................................第四章强度计算.....................................................................................4.1水压试验应力校核.................................................................................................4.2圆筒轴向弯矩计算.................................................................................................4.3圆筒轴向应力计算及校核.....................................................................................4.4切向剪应力的计算及校核.....................................................................................4.5圆筒周向应力的计算和校核.................................................................................第五章制造工艺.....................................................................................参考文献................................................................................................心得体会..............................................................................................................................绪论课程设计是一个总结性教学环节，是培养学生综合运用本门课程及有关选修课程的基本知识去解决某一设计任务的一次训练。在整个教学计划中，它也起着培养学生独立工作能力的重要作用。课程设计需要学生自己做出决策，即自己确定方案，选择流程，查取资料，进3行过程和设备计算，并要对自己的选择做出论证和核算，经过反复的分析比较，择优选定最理想的方案和合理的设计。所以，课程设计是培养学生独立工作能力的有益实践。通过课程设计,学生应该注重以下几个能力的训练和培养：1.查阅资料，选用公式和搜集数据的能力；2.树立既考虑技术上的先进性与可行性，又考虑经济上的合理性，并注意到操作时的劳动条件和环境保护的正确设计思想，在这种设计思想的指导下去分析和解决实际问题的能力；3.迅速准确的进行工程计算的能力；4.用简洁的文字，清晰的图表来表达自己设计思想的能力本次设计为压缩空气储罐，在十天的时间中，通过查阅相关数据及对国家标准的查找计算出合适的尺寸，设计出主体设备及相关配件，画出装备图零件图以及课程设计说明书。压缩空气储罐的设计一般由筒体、封头、法兰、支座、接口管及人孔等组成。常、低压化工设备通用零部件大都有标准，设计时可直接选用。各项设计参数都正确参考了行业使用标准或国家标准，这样让设计有章可循，并考虑到设计要求，合理地进行设计。第一章压缩空气的特性中文名称：压缩空气主要成分：氮气、氧气等。外观与性状：无色无味4沸点(℃)：－192℃（101.3千帕）相对密度(水=1)：0.9健康危害：无环境危害：无燃烧危险：无危险特性：高压常温储存，高温剧烈震动易爆。特性总述：压缩空气，即被外力压缩的空气。它具有下列明显的特点：清晰透明，输送方便，没有特殊的有害性能，没有起火危险，不怕超负荷，能在许多不利环境下工作，空气在地面上到处都有，取之不尽。来源：大气中的空气常压为0.1Mpa，经过空气压缩机加压后达到理想的压力。作用或用途：压缩空气是仅次于电力的第二大动力能源，又是具有多种用途的工艺气源，其应用范围遍及石油、化工、冶金、电力、机械、轻工、纺织、汽车制造、电子、食品、医药、生化、国防、科研等行业和部门。第二章设计参数的选择1、设计题目：压缩空气储罐设计2、最高工作压力：0.909MPa3、使用温度：0～100C4、工作介质：压缩空气5、全容积：23m6、设计压力：1.0aMP7、公称直径：根据筒体全容积，粗定筒体公称直径为1200mm。8、焊接接头系数：0.89、主要元件材料的选择：根据GB150-1998[1]表4-1，选用筒体、鞍座等材料为Q235-B，其许用应力错误!未找到引用源。;第三章容器的结构设计3.1圆筒厚度的设计由于该容器储存压缩空气，所以该容器的焊缝都要采用全焊透结构，需要对该储罐进行局部探伤，所以取焊缝系数为φ=0.8圆筒材料Q235-B，设计压力1.0Mpa,查NT-1，可得：计算厚度δ=6.3mm5设计厚度=δ+C2=6.3+1=7.3mm取整后取为δd=8.0mm3.2封头厚度的计算从受力和制作角度分析，球形封头是最理想的结构形式。但其缺点是深度大、冲压较困难；而椭圆形封头深度币半径小，易于冲压成型，是目前低压容器中用的较多的。故采用标准椭圆形封头，各参数与筒体相同。查标准JB/T4746-2002[4]中表1，得公称直径mmDDNi1200==选用标准椭圆形封头，根据椭圆形封头计算公式：δ=KPcDi/(2［σ］tφ-0.5Pc)取整后取为δd=8.0mm错误!未找到引用源。3.3筒体和封头的结构设计由封头长短轴之比为2，即22=iihD错误!未找到引用源。，得mmmmDhii300412004===错误!未找到引用源。查标准[4]中表B.1EHA和B.2EHA表椭圆形封头内表面积、容积，质量，见表3-1和图3-1。封VLDVi24π0+=取装料系数为0.9，则封VLDVi24π9.00+=即2545.022.14π9.00.302×+××=L错误!未找到引用源。算得错误!未找到引用源。表3-1封头尺寸表公称直径DNmm总深度Hmm内表面积A2m容积3m质量Kg12003251.65520.25451063.4接管的设计很据实际情况，开二个孔焊接接管，一个为进料孔，一个为出料孔，两空参数相同。6接管尺寸如下：Di=50mm,H=60mm,δ=8mm3.5鞍座选型和结构设计3.5.1鞍座选型该卧式容器采用双鞍式支座，初步选用轻型鞍座。材料选用Q235-B。按《鞍式支座标准》JB1167-81表3-6鞍座尺寸表公称直径Di鞍座长度L0鞍座高度H鞍座质量m鞍座边角θ1200mm1080mm200mm40㎏120°3.5.2鞍座的安装位置根据[2]中6.1.1规定，应尽量使支座中心到封头切线的距离A小于等于0.5aR。即A=300mm。鞍座的安装位置如图3-3所示：图3-3鞍座安装位置第四章强度计算4.1水压试验应力校核试验压力Pt=1.25Pc=1.25Mpa圆筒的薄膜应力为σt=Pt(Di+δε)/2δε=119.67Mpa70.9φσs=169.2Mpa即Tsσφσ9.0，所以水压试验合格由于该空气储罐壁厚8mm，属于薄壁，只需计算轴向和周向应力。4.2圆筒轴向弯矩计算圆筒的平均半径为Ra=Di/2+δd/2=604mm储罐总质量m=筒体质量+封头质量+空气质量+接管质量=594.77kg支座反力F=mg/2=(594.77×9.81)/2=2971.35N4.2.1圆筒中间截面上的轴向弯矩根据[2]中式7-2，得：51064.216003004-16003003411600)300-604(214160035.29714341)(214222221LALhLhRFLMiia4.2.2鞍座平面上的轴向弯矩根据[2]中式7-3，得：mmNLhALhRLAFAMiia6222221094.1160033004116003002300-60416003001130035.2971341211筒体受剪力图8筒体受弯矩图4.3圆筒轴向应力计算及校核4.3.1圆筒中间截面上由压力及轴向弯矩引起的轴向应力最高点处：MPaRMRpeaeac97.473.6604.014.31064.23.62604101δπδ2σ256211最低点处：MPaRMRpeaeac96.473.6604.014.351094.13.62604100.1δπδ2σ262124.3.2由压力及轴向弯矩引起的轴向应力计算及校核鞍座平面上，由压力及轴向弯矩引起的轴向应力，按下式计算：a).当圆筒在鞍座平面上或靠近鞍座处有加强圈或被封头加强（即2aRA）时，轴向应力3位于横截面最高点处.MPaRKMRpeaeac21.483.6604.0114.3101.943.62604100.1δπδ2σ2662123取鞍座包角120，查表7-1（JB/T4731-2005）得，0.1,0.121KK.则b).在横截面最低点处的轴向应力4：9MPaRKMRpeaeac21.483.6604.0114.31094.13.62604101δπδ2σ26622244.3.3圆筒轴向应力校核4108.93.6/604094.0δ094.0eiR