一种低温有机玻璃压力容器的研制.pdf

第27卷第1期
机电产品开发与创新
Vo.27,No.1
2014年1月
Development Innovation of Machinery Electrical Products
Jan.2014
文章编号:1002-6673(2014)01-050-02
种低温有机玻璃压力容器的研制
王军宁,李亚鹏
北京航天试验技术研究所,北京100074
摘要:介绍了一种可观察容器内部情况的低温有机玻璃压力容器。针对有机玻璃容器在低温状态下脆性增
大,承压危险性大,密封因难的特点,设计了一种金属与非金属组合结构的压力容器,保证了容器
的承压安全,实现了其与上下封头的安全密封。同时结合生产实际,介绍了此类容器制造安装关键
技术,对非金属压力容器的制造和设计有一定的价值。
关键词:压力容器;有机玻璃
中图分类号:TH49文献标识码:Adoi:10.3969/jis.1002-6673.2014.01.018
固,既保证了整体结构强度,又实现了有机玻璃筒体与
0引言
金属框架之间的有效连接。
压力容器广泛应用于航空航天、石油化工等科研生1.2密封设计
产中,某任务需设汁一种可观察容器内部情况的压力容
本次设计的有机玻璃压
器、提出一种有机玻璃压力容器设计要求。工业有机玻力容器承压较高,密封时所
璃一般用于常温承压,用于圆柱容器承压时一般压力较需的密封カ较大。有机玻璃
小(小于O.2MPa)、且内径小可整体成型制造。笔者介绍许用应力较低、在承受较大
的有机玻璃压力容器使用温度-40℃,使用压力0.4MPa,」弯矩时有发生破坏的危险。
内径692mm,此种低温下的有机玻璃颱性增大,用于承为此,在设计时,将密封法1.全属架2,有肌玻馬过
受高压愈发困难,内径较大的情況下,筒体无法整体成「兰设计为金属与非金属的组效展3有机坡璃药体
型,普通结构不能保证容器的承压安全,需要一种特殊
合结构,具体结构见图2。如图1有机玻璃压力容器筒
结构满足设计要求。
图2所示,密封法兰采用金
体结构
属与非金属之间增加过渡2
1关键结构设计
层的设计,密封面在有机
1.1筒体设计
玻璃筒体端面,同时为了
为增加简体的整体强度,保证容器承压安全,采用
进一步减小密封力,设计
了在有机玻璃筒体外部增加金属框架的方法。在机械制
采用了0形閑密封。考虑
造过程中,为提高结构的整体强度,常采用金属与非金
加工问题,将O形圏凹槽
属的粘接结构。但由于金属与非金属属于不同材料,它
设计在金属封头一侧。
1封头20形图3.密封法兰4.有
们之间的粘接比较困难,容易发生脱粘等间题,造成粘2制造安装关键技术过5有破病体
接强度降低,影响整体结构的运行安全。为了解决这
图2有机玻璃压力容器
问题,采用了一种增加过渡层的设计,图1为有机玻璃2.1高温退火消除有机
密封结构
压力容器筒体结构简图。如图1所示,为了保证粘接强玻璃内应力4
度,在有机玻璃筒体与金属框架之间增加了有机玻璃过
有机玻璃筒体属于非标结构,其加工是通过烘箱整
渡层,筒体与过渡层之间采用粘接结构,过渡层与金属「体加热,板材压制成型。在冷却定型的过程中,材料中
框架之间采用栓接工艺。同种材料之间的粘接更加牢会留有一定的残余应力,影响简体强度。同时为保证密
封面粗糙度,筒体两端须进一步加T,而有机玻璃晶向
修稿日期:2013-11-15
组织为单向流线型,单向内应力较大,加工后单向变形
作者简介:王军宁,(1983-),女,北京人,工程师。主要从事机械。也较大,往往出现加工到位后尺す回弹的问题,尺寸精
产品设计工作。
度稳定性较差。
万方数据
产品与市场?
有机玻璃是一种记忆材料。记忆材料是指材料在某」一致,在螺杆之间设置了螺套对1
种特定条件(如温度)下变形,改变条件后定形,如再回
预紧力加以限制,同时拧紧螺栓
到原有产生变形的条件(温度)下,又能恢复变形。利用「时,配合力矩扳手一同使用,进
有机玻璃这一特性,在筒体定型,粗车端面后,对其整
步保证了螺栓预紧力的均匀,
体进行高温退火,保温一段时间后,材料恢复到其原始
对称。
状态,内部应力消除,然后再进行精车。这样做可以增
加材料加【稳定性,同时消除残余应力后,筒体强度有
3结论
堁杆2.螺套
所保证。
金属与非金属之间増加过渡图3有机玻璃压力
2.2采用特定工装消除附加装配应力
层的组合结构解决了金属与非金
容器装配工装
为了减小密封力,容器封头法兰选用0形圏密封。属直接精接容易脱粘的问题,可以有效提高有机玻璃压
在装配简体两端封头时,预紧力会使得0形圏对有机玻:力容器强度,保证压力容器的承压安全。在制造安装过
璃筒体两端产生挤压。此时,一且有螺栓预紧力不
程中采用特殊工艺,消除了有机玻璃筒体内部应力,在
致,两端面预紧力不对称的情况,就会使得有机玻璃简容器生产和使用过程中取得良好效果。
体产生内应力,影响筒体的强度。
为此在装配时采用特定装配工艺,图3为有机玻璃参考文献
压力容器装配工装。如图3所示,为保证有机玻璃筒体「I1性军旗有机玻璃两件的加工方法科技信息,0
两端紧力对称,装配时,在容器两端密封法兰相対的?万技,朱敏生有机玻璃的切加T几.机城T人,206
螺孔之间使用同一根长蜈杆,根据牛顿第三定律,螺杆『1赵建中,胡小峰有机玻病零件加TTと探J「.具技术,200,4
两端的预紧力相同。为保证同一法兰面上的螺栓预紧力
4尚长林有机玻璃类工件的加工方法现代制造T程,2004.9.
(上携第40页)中心的ル骤,大大节约了编程和试费月。
时间。
(4)加工中实际问题:加工后缸孔有锥度,中间大,两
(3)所磨头试制:首次采用2级进给的双涨舒磨端小。原因:①缸套结构:4GB缸体缸套整体刚性差;
头,将基础珩和平台珩的珩磨头,集成在一起,大?②冲刷环压紧力过大;③珩磨砂条宽度过览。
大提高了加工效率和加工质量,节省了珩磨头的试制
解决措施:①调小冲刷环压紧力:冲刷环压紧前
后,分别用内径千分表检査缸孔直径的变化,调节压紧
?い??
距离,直到缸孔直径不变为止;②调节珩磨压力和进给
ψ76.52期的b7h49
-08
量,降低往复速度和旋转速度。将粗珩和基础珩磨的压
力调小至20%,V6珩磨的压力为40%。最终缸孔圆柱
度达到0.003-0.005mm。
5结论
?o0
本文简要介绍平台网纹珩磨加工技术的加工原理、
优点、评价方法及关键技术参数,并将其应用到V6
例?05?
4CB发动机缸套实际加工,取得了很好的效果。尤其是
124
4GB缸体加工,采用双涨舒珩磨头结构,不仅节省了珩
磨头费用,大大提高了加工效率。设计了一套校零环和
冲刷环,编制全新的珩磨程序,这些知识的掌握,都为
后续发动机珩磨加工积累了良好的基础
参考文献
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C值中76b的
李树林汽缸套内表面激光造型珩磨加工.内燃机配件,2008,6.
am?
[3]杨光明