亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        汽車(chē)用儲(chǔ)氣筒的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)與分析

        2013-06-06 04:33:58張立軍趙永瑞
        機(jī)電工程技術(shù) 2013年6期
        關(guān)鍵詞:碳素鋼氣筒封頭

        宋 江,張立軍,趙永瑞

        (1.黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)工程學(xué)院,黑龍江大慶 163319;2.中國(guó)石油大學(xué)(華東)機(jī)電工程學(xué)院,山東青島 266580)

        隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,壓力容器的應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣[1-2]。汽車(chē)用儲(chǔ)氣筒是一種典型的小型壓力容器,主要由中間部分的筒體和兩端的封頭組成。作為汽車(chē)零部件的重要組成部分,儲(chǔ)氣筒主要起儲(chǔ)存壓縮空氣及剎車(chē)制動(dòng)的作用,其性能的好壞直接影響行車(chē)安全和車(chē)底空間布局等。因此,本著節(jié)約材料、在安全前提下減薄壁厚進(jìn)而減輕汽車(chē)總重的原則,研究?jī)?chǔ)氣筒的工作壓力、所用材料以及外形結(jié)構(gòu)具有十分重要的意義。

        1 儲(chǔ)氣筒壁厚的理論設(shè)計(jì)

        儲(chǔ)氣筒壁厚的設(shè)計(jì)參數(shù):設(shè)計(jì)溫度為25℃;工作壓力分別為0.8 MPa、1.2 MPa 和1.5 MPa;材質(zhì)分別為鋁合金、低合金鋼和碳素鋼。在以上參數(shù)下,設(shè)計(jì)并計(jì)算其最小壁厚,以滿足安全要求。

        1.1 壓力容器壁厚的計(jì)算和校核公式

        壓力容器的壁厚計(jì)算公式為:

        考慮介質(zhì)等因素后,壓力容器的設(shè)計(jì)壁厚公式為:

        最大允許工作壓力[ ]pw公式為

        其中:pc為計(jì)算壓力,MPa;Di為儲(chǔ)氣筒內(nèi)徑,Di=D0-2δn,mm;D0為儲(chǔ)氣筒外 徑,mm;δe為有效厚度,δe=δn-C ,mm;δn為名義壁厚,mm;C 為厚度附加量,mm;[ ]σt為設(shè)計(jì)溫度下儲(chǔ)氣筒材料的許用應(yīng)力,MPa;? 為焊接接頭系數(shù)。

        1.2 鋁合金儲(chǔ)氣筒壁厚的計(jì)算公式

        當(dāng)材質(zhì)為2018 鋁合金儲(chǔ)氣筒在1.2 MPa 工作壓力時(shí),假設(shè)儲(chǔ)氣筒的名義壁厚δn=2 mm,外徑D0=348 mm,則內(nèi)徑Di=D0-2δn=344 mm。計(jì)算壓力pc=1.1×1.2=1.32 MPa。

        計(jì)算厚度為

        由于鋁合金的表面易自然形成一層致密牢固的Al2O3保護(hù)膜,能很好地保護(hù)筒體不受腐蝕,使用壽命長(zhǎng)[3];而且汽車(chē)用儲(chǔ)氣筒一直處在空氣中,腐蝕性較小,取腐蝕裕量C2=0 mm 。因此設(shè)計(jì)厚度δd=δ +C2=1.63 +0=1.63 mm 。查相關(guān)手冊(cè)得出厚度負(fù)差C1=0.08,因?yàn)樵撝挡怀^(guò)名義壁厚的6%,所以其厚度負(fù)差忽略不計(jì)。圓整后名義壁厚δn=2 mm,有效壁厚δe=δn-C=2 mm。

        強(qiáng)度校核為:

        最大允許工作壓力為:

        針對(duì)其它兩組工作壓力或材質(zhì)的儲(chǔ)氣筒壁厚的計(jì)算方法與上相同。

        2 儲(chǔ)氣筒外形的設(shè)計(jì)比較

        針對(duì)2018 鋁合金儲(chǔ)氣筒;在1.2 MPa 的工作壓力和25℃的設(shè)計(jì)溫度下,比較圓筒形儲(chǔ)氣筒和長(zhǎng)方體儲(chǔ)氣筒對(duì)使用要求的影響。

        2.1 圓筒形儲(chǔ)氣筒

        采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭[4]的具體設(shè)計(jì)參數(shù)為:D0=2r0=348 mm,δn=2 mm,Di=2ri=344 mm,封頭曲面深度hi=100 mm,筒體長(zhǎng)度L=700 mm。則圓筒形儲(chǔ)氣筒的體積為:

        2.2 長(zhǎng)方體儲(chǔ)氣筒

        根據(jù)計(jì)算厚度公式δ=max{ }δx,δy,其中:

        查相關(guān)手冊(cè),得出系數(shù)β =0.042 7,β1=0.017 2。

        長(zhǎng)方體儲(chǔ)氣筒的體積為:

        可見(jiàn),針對(duì)同種材質(zhì),在汽車(chē)中所占空間一致的情況下,長(zhǎng)方體儲(chǔ)氣筒的重量大于圓筒形儲(chǔ)氣筒的重量。圓筒形儲(chǔ)氣筒受力均勻,耐壓能力好,能充分發(fā)揮材料的承載力;長(zhǎng)方體儲(chǔ)氣筒承載能力差,厚度方向彎曲應(yīng)力成線性分布,且其頂角和棱角處易出現(xiàn)應(yīng)力集中。長(zhǎng)方體容器的壁厚設(shè)計(jì)的相當(dāng)厚才能提高承壓能力,圓筒形容器各部承壓合理壁厚可以設(shè)計(jì)的薄一些。因此從節(jié)約材料、減輕重量、受力狀態(tài)等方面綜合考慮,采用圓筒形儲(chǔ)氣筒較好。

        3 圓筒形儲(chǔ)氣筒壁厚的優(yōu)化設(shè)計(jì)

        儲(chǔ)氣筒的初始設(shè)計(jì)參數(shù)為,D0=348 mm,總長(zhǎng)900 mm,工作壓力為1.2 MPa。

        設(shè)計(jì)要求是,在滿足給定的強(qiáng)度條件下,使整個(gè)儲(chǔ)氣筒的重量達(dá)到最小。選定儲(chǔ)氣筒的壁厚d 為設(shè)計(jì)變量,等效應(yīng)力σ 為約束條件。由于筒體外徑和總長(zhǎng)一定,可用儲(chǔ)氣筒的橫截面積代替其重量大小[4-6]。以儲(chǔ)氣筒筒體的截面積S 為目標(biāo)函數(shù),其表達(dá)式為

        其中:100A為橢圓形封頭的長(zhǎng)半軸長(zhǎng),100B為橢圓形封頭的短半軸長(zhǎng),L0為儲(chǔ)氣筒總長(zhǎng)。

        由于整個(gè)儲(chǔ)氣筒是軸對(duì)稱結(jié)構(gòu),故在ANSYS 軟件中可以建立其1/4 模型,如圖1 所示。得到1.2 MPa 下鋁合金儲(chǔ)氣筒的等效應(yīng)力分布如圖2 所示。在此基礎(chǔ)上分別計(jì)算出在二種壓力(0.8 MPa、1.5 MPa)下,三種材質(zhì)(鋁合金、不銹鋼和碳素鋼)的儲(chǔ)氣筒的最優(yōu)壁厚,如表1所示。

        圖1 儲(chǔ)氣筒的1/4有限元模型

        圖2 等效應(yīng)力分布云圖

        從表1 中可以看出,在相同條件下,考慮到腐蝕裕量、厚度負(fù)偏差等因素時(shí),鋁合金和不銹鋼儲(chǔ)氣筒的名義壁厚較小。而由ANSYS軟件優(yōu)化計(jì)算得出的碳素鋼儲(chǔ)氣筒壁厚較小。

        通過(guò)計(jì)算三種材料的儲(chǔ)氣筒最優(yōu)壁厚下的體積,并考慮各自密度,得出2018鋁合金儲(chǔ)氣筒的重量為4 478.43 g,Q345R 碳素鋼儲(chǔ)氣筒的重量為9 546.6 g,S11306 不銹鋼儲(chǔ)氣筒的重量為13 132.65 g。因此,對(duì)比這三種材料,鋁合金最符合設(shè)計(jì)目的,更趨向于汽車(chē)輕量化發(fā)展。

        4 結(jié)論

        (1)理論計(jì)算表明,當(dāng)外徑為348 mm、總長(zhǎng)為900 mm時(shí),在0.8 MPa、1.2 MPa和1.5 MPa下,得到鋁合金儲(chǔ)氣筒壁厚的最小值分別為1.08 mm、1.63 mm、2.03 mm;碳素鋼儲(chǔ)氣筒壁厚的最小值分別為0.80 mm、1.20 mm、1.50 mm;不銹鋼儲(chǔ)氣筒壁厚的最小值分別為:1.11 mm、1.67 mm、2.09 mm。

        (2)在汽車(chē)中所占空間一致的條件下,長(zhǎng)方體儲(chǔ)氣筒的重量大于圓筒形儲(chǔ)氣筒的重量。因此從節(jié)約材料、減輕重量、受力狀態(tài)等方面綜合考慮,采用圓筒形儲(chǔ)氣筒較好。

        (3)綜合考慮多種因素的影響,利用優(yōu)化設(shè)計(jì),指出鋁合金板材制造圓筒形儲(chǔ)氣筒為最佳選擇。

        表1 不同材料儲(chǔ)氣筒在不同壓力下各自相關(guān)壁厚

        [1]鄭津洋,繆存堅(jiān),壽比南.輕型化——壓力容器的發(fā)展方向[J].壓力容器,2009,26(9):42-48.

        [2]Dennis R.Moss.壓力容器設(shè)計(jì)手冊(cè):第三版[M].北京:中國(guó)石化出版社,2005.

        [3]JB/T 4734-2002.鋁制焊接容器[S].

        [4]杜軍鴿,張亞新.基于ANSYS軟件的橢圓形封頭壓力容器的力學(xué)綜合分析[J].輕工機(jī)械,2007,25(4):44-46.

        [5]張亞新,石傳美.基于ANSYS的壓力容器壁厚優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].機(jī)械與電子,2009(8):57-60.

        猜你喜歡
        碳素鋼氣筒封頭
        運(yùn)動(dòng)器械用鋼的耐腐蝕老化性能分析
        粘接(2022年9期)2022-09-28 07:57:52
        關(guān)于等效排氣筒計(jì)算問(wèn)題的探討
        你了解氣門(mén)芯和高壓氣筒嗎
        橢圓弧加圓弧型封頭最小有效厚度計(jì)算公式論證
        基于響應(yīng)面法碳素鋼電子束表面微熔拋光研究
        優(yōu)質(zhì)碳素鋼技術(shù)要求分析
        封頭開(kāi)裂失效分析
        大型鑄鍛件(2015年5期)2015-12-16 11:43:22
        核電廠P280GH主蒸汽厚壁管道焊接質(zhì)量控制
        一對(duì)百葉封頭注塑模具設(shè)計(jì)
        橢圓形封頭實(shí)例分析
        河南科技(2014年7期)2014-02-27 14:11:19
        日韩激情av不卡在线| 精品无码国产污污污免费网站| 亚洲综合色婷婷久久| 久久精品亚洲精品毛片| 2017天天爽夜夜爽精品视频 | 亚洲av综合色区久久精品天堂| 日本草逼视频免费观看| 天天综合色中文字幕在线视频 | 亚洲av日韩片在线观看| 久久av少妇亚洲精品| 国产片在线一区二区三区| 国产午夜在线视频观看| 中国美女a级毛片| 欧美黑人性暴力猛交喷水| 欧美精品中文字幕亚洲专区| 久久久精品人妻一区亚美研究所| 亚洲AV秘 无码二区在线| 无码区a∨视频体验区30秒| 成年人视频在线观看麻豆| 国产成人喷潮在线观看| 国产a√无码专区亚洲av| 男女上下猛烈啪啪免费看| 最近免费中文字幕| 未满十八勿入av网免费| 99久久精品国产一区色| 日韩av在线亚洲女同| 麻豆文化传媒精品一区观看| 亚洲av无码乱码在线观看裸奔| 亚洲av成人一区二区三区av| 在线看片国产免费不卡| 草青青在线视频免费观看| 国产成人无码综合亚洲日韩| 国产激情精品一区二区三区| 欧美色欧美亚洲另类二区不卡| 亚洲成精品动漫久久精久| 日本老熟妇五十路一区二区三区| 国产av无码专区亚洲avjulia| 好大好深好猛好爽视频免费| 一级二级中文字幕在线视频| 亚洲国产AⅤ精品一区二区久 | 久久99精品久久久久麻豆|