波纹管膨胀节的软件开发.pdf

制造业信化
MANUFACTURING INFORMATIZATION 5H/2t/CAD/CAM/CAE/CAPP
波纹管膨胀节的软件开发
赵禹丞
(哈尔滨空调股份有限公司,哈尔滨150088)
摘要:针对机械产品膨胀节程序设计开发技术上的问题,对以往手工计算设计进行了研究,在此基础上,结合机械设
计的专业知识,提出了基于VB语言编程的程序设计,组建数据库,实现了计算机智能选取设计标准并进行应力、寿命、
刚度等的校核和计算。开发了“膨胀节的计算机辅助设计软件",使得膨胀节的设计工作效率大大提高。
关键词:膨胀节;软件设计;数据库
中图分类号:TQ055.8
文献标识码:A
文章编号:1002-2333(2010)06-0092-03
设计依据
对于波纹管的稳定性,本文采用的是国标GB12777
膨胀节是压力容器和管道的一个部件,但其压力状关于失稳的极限设计压力的计算式:
况与压力容器和管道却有很大的不同,这与其特点有关:
(1)当LDの2=C2时,P=0.34m/a
(12
(1)波纹管是一薄壁扰性元件,在内压作用下要吸收(补
N'a
偿)由于热膨胀或机械运动引起的位移,因此必须能够充
(2)当LD0.6L
)(13)
分地变形。(2)波纹管的成形过程导致波壳材料金相组织
对于复式膨胀节,N为两个波纹管的波数总和。当波
有显著的改变。(3)波的受压表形产生的径向弯曲应力是纹管端部支承条件有变化时,柱失稳的极限设计内压相
波形管压力应力的主要成分,另外它还有位移应力的影
应变化,具体如下
响,波纹管的应力分布要比容器复杂得多,因此,波纹管
波纹管两端均为铰支时,柱失稳的极限设计内压按
的设计规则不能沿用传统的刚性压力容器的设计概念。下式计算
P =0.5P
(14)
必须建立一套适应自身特点的设计概念和方法。而近年
波纹管两端分别为固支、自由时,柱失稳的极限设计
随着科学与工业技术的发展,设计公式得到进一步完善内压按下式计算:
PH=0.06P
(15)
和精确。本系统采用新国标T1277798为设计标准,并在
波纹管两端分别为固支时,平面内失稳的极限设计
些性能设计上采用EJMA98版的设计准则,使得对膨
胀节的设计更加全面和精确。
内压按下式计算:P-そ
1.4n
(16
以无加强U形波纹管为例,应力计算及其校核按式
膨胀节位移轴向位移x引起的单波轴向位移
(1)-式(16)计算。
P(D,+n6)L, E
单式膨胀节x;复式膨胀节:e1y
OF2 NEL,(0+6)46EL.) sc.[ol
横向位移“y”引起的单波相当轴向位移。
oi2 NE1,(D,#6)+. D. Clo
D L, Ek
(2)
单式能当:NLt)
31.1
≤Cna[o
(3)
复式膨胀节:e=、Anx
2m8n(0.571+2hlo
2N(La-Lb士v/2)
Ph
(4)
当轴向位移x为拉伸时,取“+”,当轴向位移为压缩
时取“-”,角位移引起的单波相当轴向位移
Phc
360N
2no
故当膨胀节同时承受几种位移时,其单波相当轴向
os
EO
(6)位移:e=e+e,+e
膨胀节整体弹性刚度:
ae,
(7)
单式膨胀节:K=;复式膨胀节:K2N
o=0.7(o+o4)+03+
膨胀节整体弯曲弹性刚度:K严
疲劳寿命为N=(12820)
(9)
370
2VB语言应用上的难点一查取线图
LN.=N/n/
(10)
在设计中有很多参数间的函数关系是用线图来表示
单波轴向刚度为ん=1272nECn
(11)的。在膨胀节的设计程序中,需要自动查询的应力参数
hc
921机械工程师2010年第6期
erutu, com
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Ca nb2等就是用膨胀节的设计之所以不同于一般刚性构件,在于它的设
曲线图给出的,见图1。计参数中包括了许多相互矛盾和制约因素,例如,补偿量
0.9
在传统的手工和疲劳寿命都是要达到一定要求的,但是补偿量的增大
设计方法中,设计计却迅速降低了疲劳寿命次数;另外,承压能力是必须考虑
算时根据线图用手的,但是波纹管的最大承载能力却受到失稳的临界压力
工査找来获得相应的限制,临界压力又在很大程度上取决于膨胀节的刚度
的数据,但在目前尚刚度越大,柔性越差,并导致补偿量的不足。如考虑不周
?0.5
1?不能直接对线图进有的波纹管在尚未达到它所承受的最高压力时,波纹管
行编程,因此必须对。已经失稳了,或者是过早地发生疲劳破坏。因此膨胀节的
0「它进行相应的处理,性能设计相当复杂,需要综合各种因素进行全面的考虑。
才能达到对线图的
其中波纹管的设计是至关重要的,因其性能主要取
存储和自动检索的决于其中的波纹管。本程序可以设计无加强U形、加强U
目的。本文采用将函形和Ω形三种波纹管。对于不同形式的波纹管,本文用
。い数插值的方法对其 Visual Basic语言编写了相应的计算程序对波纹管的各
W/2h
国1U形波纹管计算应力进行程序化处理。
项性能进行计算和校核,包括应力、寿命、失稳等。
系数C。图
U形波纹管计算
膨胀节设计是在保证产品具有良好性能前提下,为
应力系数C,图中,C。取得最佳的经济效益进行的。膨胀节设计的关键是波纹
的查询,先将每条曲线离散成点,组成有序的数表,例如管的设计。其余附件的结构和尺寸都是随波纹管而定的。
波纹管的性能参数如许用应力、屈服强度、弹性模量等都
当纵坐标=20.纵坐标_=25时,离随着材料的迷定和设计温度而事先确定。波纹管的尺す
2.2VDm
2.2VD
参数主要有内径、波高、波距、单层厚度。波距的可选性不
散成的数表为图2
大。所以本程序以国际GBI12777及GB16749为蓝本,着
要査找Cn时,先根据纵坐标找到相应的数表,根据
重于无加强U形、U形、Ω形波纹管膨胀节的设计。
横坐标插值计算出当前的C值,再根据纵坐标插值计算
出真正的C,值,例如我们已经得到横坐标为0.54,纵坐
标为2.3,则查找方法如图3。
4
4
34
32
25
图2纵坐标分别为2.0、25时的C值
纵坐标为05
时的C值
计算出(054
坐标054找到相关点
处的C值
标为06
由坐标值2
计第出(054,23)
图4计算选择页面
访间相关的数表
处的C值
坐标为05
时的C值
问数表q25,根素横
计算出(054,25
4应用实例
坐标054找到相关点
处的C值
坐标为06

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