四平掛車abs支撐環毛坯加工服務為先「協進機械」

 在壓力容器設計中，除受內壓容器外，還有不少承受外壓的容器，如真空儲罐、減壓蒸餾塔及帶有夾套加熱或冷卻的反應釜。當夾套中介質的壓力高于容器內介質壓力時，也構成外壓容器。對于外壓容器，在既定直徑和材料的前提下，增加圓筒厚度δ或減小圓筒計算長度L均可提高其臨界壓力pcr值。但從經濟角度考慮，減小L往往比增加δ更為有利，減小圓筒計算長度的方法是在圓筒外部或內部設置剛性加強圈。按GB 150-89《鋼制壓力容器》進行加強圈設計計算時，應先假定加強圈截面尺寸，然后反復試算，直至Is＞I，且較接近為止。冷拉型材尺寸較小，精度較高，主要用于毛坯精度要求較高的中小型零件。這種方法需反復試算，使用不便，筆者通過對矩形截面加強圈計算公式的推導，得出了一種快速簡捷的計算方法。

1 組合慣性矩

矩形截面加強圈是常用的一種加強圈，它與殼體有效段組合截面見圖1。根據文獻［4］，以x-x為組合截面中性軸，則組合慣性矩為：

Is=I0 As(z0 δe/2-a)2 I0′ As′a2

式中，I0=he3be/12,為加強圈慣性矩，mm4；I0′=lδe3/12，為圓筒起加強作用部分的慣性矩，mm4；As′=lδe，為圓筒起加強作用部分(組合段)的面積，mm2；As=hebe，為加強圈有效截面積，mm2；沖壓直徑：100mm-500mm,材質為:碳鋼，Q235BMN。he為加強圈截面有效高度，be為加強圈有效厚度，δe為殼體的有效厚度，z0=he/2，為形心軸矩，a為組合截面的形心軸矩，l′=1.10

為加強圈兩側筒體有效段寬度之和，以上單位均為mm。若加強圈中心線兩側殼體的有效段寬度相重疊，則該殼體的有效段寬度中相重疊部分每側按一半計算。

圖1 加強圈與殼體有效段組合截面

2 組合截面形心軸矩

將I0、z0及I0′代入式(2)，可得：

為便于計算，對上式進行適當簡化，略去在Is計算中影響較小的項，he δe≈he，同時略去lδe3/12一項，則：

上述簡化在工程設計中是安全的。因為As以及As′均為正數，所以(As As′)/2≥

(僅當As=As′時取等號)，即(As As′)2≥4AsAs′。故:

把式(5)代入式(4)得：

Is≤behe3/12 As′he2/16 Ashe2/16 (6)

把As代入式(6)，化簡得：

7he3be 3As′he2≥48Is (7)

3 加強圈與殼體組合段所需慣性矩

考慮每個加強圈兩側各承受Ls/2范圍內的外壓pcr， 則每個加強圈所承受的載荷Pcr=pcrLs。式中Ls為加強圈間距，mm。按圓環的失穩公式計算承受臨界載荷Pcr的加強圈所需慣性矩［2］：

(8)

我國國家標準采用文獻［2］中式(5-1)計算圓環臨界壓力，相應地對于和圓筒相連在一起的加強圈，取穩定性安全系數m=3。增加了加強圈的臺架能輔助臺面板承受重量和壓力，減少臺面板因受重力而引起的變形。考慮到加強圈和筒體相連的間斷焊，可能削弱或割斷等因素而增加10%的慣性矩裕量，故在設計外壓p=［p］=pcr/3時，所需要的

加強圈慣性矩為： (9)

上式算得的I就是按穩定性要求所需的小慣性矩，該式適用于彈性穩定問題。應用上式時，應力應控制在彈性范圍，工程上可近似用屈服強度來限制，即mσ=3σ≤σst。一般工程設計均能滿足這一要求。

對于裝在厚度為δe的圓筒上，初定截面積為As的加強圈，可將其厚度看作δE=δe As/Ls，所以應力控制范圍為：

mσ=3pD0/［z(δe As/Ls)］≤σst (10)

4 計算實例

根據文獻［1］，加強圈的設計應使實際組合慣性矩大于加強圈與殼體組合段所需慣性矩，即：

Is＞I (11)

將he視為已知量，把式(11)代入式(7)，可以得到：

be＞(48I-3As′he2)/(7he3) (12)

利用上式即可一次求出矩形加強圈截面尺寸。下面以文［3］05頁例題為例進行說明。已知p=0.1 MPa, D0=2 420 mm, L=Ls=2 400 mm,t=150 ℃,σst=210 MPa,E=2.05×105 MPa,由式(9)得加強圈與殼體組合段所需的慣性矩I=2.3×106 mm4。另As′=1 224 mm2，取h=90 mm,由式(12)得b=15.8 mm≈16 mm。文獻［2］對加強圈每側加腐蝕裕度1 mm，則加強圈截面尺寸為90 mm×18 mm。壓應力隨外載荷的增加而增大，直到平均應力等板的臨界應力，板開始出現壓曲現象。按式(10)進行應力校核：mσ=41.85 MPa＜σst=210 MPa，計算結果與文［3］完全一致。

5 結語

加強圈設計計算是外壓容器設計的一個重要內容，利用文中公式可一次確定矩形加強圈的截面尺寸，無需反復計算，安全可靠，已在實際設計工作中多次采用，具有廣泛的使用價值。

 摘要: 本實用新型公開了一種筒形容器內加強圈自動輸送撐圓裝置，包括：裝卡單元、調整機頭、輸送臂、機架、滾輪架和筒形容器，所述裝卡單元安裝在調整機頭上，所述輸送臂的一端固定連接調整機頭，輸送臂的另一端固定安裝在機架上，所述滾輪架設置在輸送臂的下方，所述筒形容器安裝在滾輪架上。從以上特點，可以看出，冷擠壓工藝與目前各種加工方法比較，具有突出的優越性。通過上述方式，本實用新型筒形容器內加強圈自動輸送撐圓裝置能夠很好地保證筒形容器的圓度，將手工操作轉化為機械化操作，動作精度高，體積小，耗能少，運行成本低，操作方便，采用了電機驅動，可以大大節約時間成本和人工成本，提高了生產效率

 在標準規范里，外壓加強圈可以設置在內部也可以設置在外部，對于內加強圈和外加強圈，規范采用的公式是一樣的，在規范里，這兩者并沒有不同。

但是實際情況是，內外肯定是有少許差別的。如果只考慮受力問題，那么到底是外加強圈好還是內加強圈好呢？

外加強圈好的理由是：用的材料多，慣性矩大。

內加強圈好的理由是：內加強圈是受壓，尺寸更小，更不容易失穩。

 當加強圈都很強的時候，對于殼體的加強是基本一致的。強的加強圈和較強的加強圈都起加強作用，殼體的許用外壓值是一樣的。然而，疾風知勁草，板蕩識忠臣，路遙知馬力，日久見人心。當加強圈漸漸衰弱，殼體的許用外壓值會慢慢變化，同樣截面的加強圈，由于心態的變化，對母體的支持程度是不一樣的。但隨著反彈進入第段，指數反彈乏力開始高位滯漲后，個股則加速發力迎來明顯補漲機會。那么我們就來試試究竟是內向好還是外向好。

試驗手段是采用ansys的做一個屈曲分析，計算結構的屈曲特征值，用來定性分析內外加強圈的不同。

為了一次達到試驗目的，首先我們需要選擇一個不那么強的加強圈。

 加強圈計算不合格才是我們需要的，如果加強圈合格，內外計算得到的結果一樣，那就沒法比較了。

選擇和SW6試算過的計算模型：筒體材料為Q345R，尺寸為1000*8 L=3000，內外加強圈均為60*10的扁鋼。那么到底是內加強圈好還是外加強圈好呢？

首先計算加強圈在外側的模型

 約束施加：

兩個端面上節點轉成柱面坐標，限制轉動和軸向位移。

施加外壓1Mpa。

采用特征值法計算臨界屈曲載荷，得到的變形結果，從變形波數可以得到，這是個短圓筒。

臨界壓力為1.82266MPa。即許用外壓為1.82266MPa。一般筒體的許用外壓，采用特征值法的時候，安全系數取3~4。

再計算加強圈在內側的模型，與外側模型約束和載荷一樣。得到的失穩波形如下圖，和上面的失穩波形完全一樣。真是幸福的家庭有著相同的幸福，相同的短圓筒有著相同的波形。

內部加強圈的臨界失穩壓力為1.90028MPa。

從定性上來說，內部的加強圈臨界失穩壓力大于外部加強圈的臨界失穩壓力。那么可以初步下這么個結論：

如果只考慮受力，相同尺寸的加強圈，內加強圈效果比外加強圈效果略好。

從數值上講，文中的例子，差距在除安全系數后，可以忽略不計。