《焊接結(jié)構(gòu)》課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)

1、焊接結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)開(kāi)課單位：材料成型及控制教研室開(kāi)課對(duì)象：材料10-3,4前言1. 課程設(shè)計(jì)的性質(zhì)、目的焊接結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)是在完成焊接結(jié)構(gòu)理論教學(xué)課程后，進(jìn)行的綜合運(yùn)用所學(xué)基本知識(shí)和技能的一個(gè)非常重要的教學(xué)環(huán)節(jié)。通過(guò)課程設(shè)計(jì)，可以培養(yǎng)學(xué)生解決焊接生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題的能力，檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)所學(xué)基本知識(shí)的綜合運(yùn)用能力；使學(xué)生進(jìn)一步了解典型焊接結(jié)構(gòu)的基本知識(shí)及相關(guān)焊接工藝，掌握焊接結(jié)構(gòu)的整體設(shè)計(jì)、焊接工藝規(guī)程、焊接工藝卡的編制要領(lǐng)；最終使學(xué)生具有根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際獨(dú)立制定焊接結(jié)構(gòu)焊接工藝的能力。2. 課程設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容和基本任務(wù)本課程設(shè)計(jì)以簡(jiǎn)化的橋式起重機(jī)主梁及儲(chǔ)罐為研究對(duì)象，要求設(shè)計(jì)箱形梁及儲(chǔ)罐的結(jié)構(gòu)形式與尺寸，

2、并其進(jìn)行強(qiáng)度剛度校核，畫(huà)出焊接箱型梁和儲(chǔ)罐的圖紙，最后制定焊接工藝文件。3. 課程設(shè)計(jì)的基本要求1) 要充分認(rèn)識(shí)課程設(shè)計(jì)對(duì)培養(yǎng)自己的重要性，認(rèn)真做好設(shè)計(jì)前的各項(xiàng)準(zhǔn)備工作；在設(shè)計(jì)過(guò)程中，要嚴(yán)格要求自己，樹(shù)立嚴(yán)肅、嚴(yán)密、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度；既要虛心接受老師的指導(dǎo)，又要充分發(fā)揮主觀能動(dòng)性。結(jié)合課題，獨(dú)立思考,努力鉆研，勤于實(shí)踐，勇于創(chuàng)新；2) 認(rèn)真閱讀設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，獨(dú)立按時(shí)完成規(guī)定的工作任務(wù)，不得弄虛作假，不準(zhǔn)抄襲他人內(nèi)容，否則成績(jī)以不及格計(jì)；3）焊接結(jié)構(gòu)裝配圖用a1紙繪制或打印，必須符合國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定；4）編寫(xiě)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，說(shuō)明書(shū)要求文字通順，簡(jiǎn)煉。5） 無(wú)論在校外、校內(nèi)，都要嚴(yán)格遵守學(xué)校和所在單

3、位的學(xué)習(xí)和勞動(dòng)紀(jì)律、規(guī)章制度，學(xué)生有事離校必須請(qǐng)假。課程設(shè)計(jì)期間，無(wú)故缺席按曠課處理；缺席時(shí)間達(dá)四分之一以上者，其成績(jī)按不及格處理；4. 課程設(shè)計(jì)的基本步驟1） 搜集資料：根據(jù)任務(wù)書(shū)進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)查，搜集資料；2） 分析設(shè)計(jì)、畫(huà)裝配圖：根據(jù)搜集的資料，進(jìn)行分析，了解焊接結(jié)構(gòu)的基本構(gòu)造和工作原理，并繪制裝配圖；3） 制定焊接工藝，撰寫(xiě)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)：制定相關(guān)部件的制造工藝流程，并對(duì)其中的焊接部件編寫(xiě)相應(yīng)的焊接工藝規(guī)程卡和焊接工藝卡。4） 驗(yàn)收與評(píng)分：指導(dǎo)教師對(duì)每人選定的課題（焊接結(jié)構(gòu)），及設(shè)計(jì)的焊接工藝及工藝規(guī)程，結(jié)合課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，根據(jù)課程設(shè)計(jì)成績(jī)的評(píng)定方法，評(píng)出成績(jī)。5. 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)要求1）

4、 寫(xiě)出課程設(shè)計(jì)的基本步驟及方案；2） 簡(jiǎn)單說(shuō)明焊接結(jié)構(gòu)的基本構(gòu)造和工作原理，并繪制相應(yīng)的裝配圖（用a3紙單獨(dú)畫(huà)出）；3） 設(shè)計(jì)相關(guān)部件的焊接工藝流程，并編寫(xiě)相應(yīng)的焊接工藝規(guī)程和焊接工藝卡； 4） 設(shè)計(jì)者的心得體會(huì)。6. 課程設(shè)計(jì)的成績(jī)?cè)u(píng)定平時(shí)設(shè)計(jì)表現(xiàn) 10%考勤 10%答辯 10%裝配圖 30%設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 40%第2章 儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)校核 儲(chǔ)罐是屬于壓力容器的一種，對(duì)于壓力容器的設(shè)計(jì)與制造有著嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，目前通用的壓力容器的設(shè)計(jì)與制造的標(biāo)準(zhǔn)為gb150-2011，gb150-2011也是本次儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)的主要參考標(biāo)準(zhǔn)。2.1 設(shè)計(jì)儲(chǔ)罐的結(jié)構(gòu)形式與尺寸 按gb150-2011的要求，根據(jù)給定條件和任務(wù)書(shū)

5、設(shè)計(jì)儲(chǔ)罐的結(jié)構(gòu)形式與尺寸。2.1.1 儲(chǔ)罐的筒體及封頭的選材及結(jié)構(gòu)根據(jù)儲(chǔ)罐內(nèi)所貯存的介質(zhì)及標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行選材。筒體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為圓筒形。因?yàn)樽鳛槿萜髦黧w的圓柱形筒體，制造容易，安裝內(nèi)件方便，而且承壓能力較好，這類(lèi)容器應(yīng)用最廣。封頭有多種形式，半球形封頭就單位容積的表面積來(lái)說(shuō)為最小，需要的厚度是同樣直徑圓筒的二分之一，從受力來(lái)看，球形封頭是最理想的結(jié)構(gòu)形式，但缺點(diǎn)是深度大，直徑小時(shí)，整體沖壓困難，大直徑采用分瓣沖壓其拼焊工作量也較大。橢圓形封頭的應(yīng)力情況不如半球形封頭均勻，但對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭與厚度相等的筒體連接時(shí)，可以達(dá)到與筒體等強(qiáng)度。它吸取了蝶形封頭深度淺的優(yōu)點(diǎn)，用沖壓法易于成形，制造比球形封頭容易，

6、所以選擇橢圓形封頭，結(jié)構(gòu)由半個(gè)橢球面和一圓柱直邊段組成。2.1.2 設(shè)計(jì)計(jì)算2.1.2.1 筒體壁厚計(jì)算 根據(jù)選用的材料的許用應(yīng)力及標(biāo)準(zhǔn)中的公式確定筒體壁厚。 例如： 圓筒的計(jì)算壓力為2.16 mpa,容器筒體的縱向焊接接頭和封頭的拼接接頭都采用雙面焊或相當(dāng)于雙面焊的全焊透的焊接接頭，取焊接接頭系數(shù)為1.00,全部無(wú)損探傷。取許用應(yīng)力為163 mpa。壁厚： （2.1）鋼板厚度負(fù)偏差,查材料腐蝕手冊(cè)得50下液氨對(duì)鋼板的腐蝕速率小于0.05/年，所以雙面腐蝕取腐蝕裕量。所以設(shè)計(jì)厚度為：圓整后取名義厚度24。2.1.2.2封頭壁厚計(jì)算 標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭長(zhǎng)短軸之比為2 封頭計(jì)算公式 ： （2.2）可見(jiàn)

7、封頭厚度近似等于筒體厚度，則取同樣厚度?？筛鶕?jù)厚度查標(biāo)準(zhǔn)得知封頭的直邊高度。2.1.3 附件的選擇2.1.3.1 人孔的選擇為了檢查壓力容器在使用過(guò)程中是否產(chǎn)生裂紋、變形、腐蝕等缺陷，需要在容器的筒體上開(kāi)設(shè)人孔，開(kāi)設(shè)人孔的大小，及人孔的結(jié)構(gòu)可根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)選定。 2.1.3.2開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算 壓力容器的筒體上開(kāi)孔削弱了筒體本身的強(qiáng)度，為了保證壓力容器的安全使用，需要進(jìn)行補(bǔ)償。壓力容器開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)常用的形式可分為補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)、厚壁管補(bǔ)強(qiáng)、整體鍛件補(bǔ)強(qiáng)三種。補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)是使用最為廣泛的結(jié)構(gòu)形式，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、原材料易解決、安全、可靠等優(yōu)點(diǎn)。在一般用途、條件不苛刻的條件下，可采用補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)形式。但必須滿(mǎn)

8、足規(guī)定的條件。壓力容器開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)的計(jì)算方法有多種，為了計(jì)算方便，采用等面積補(bǔ)強(qiáng)法，即殼體截面因開(kāi)孔被削弱的承載面積，必須由補(bǔ)強(qiáng)材料予以等面積的補(bǔ)償。當(dāng)補(bǔ)強(qiáng)材料與被削弱殼體的材料相同時(shí)，則補(bǔ)強(qiáng)面積等于削弱的面積。具體的補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算方法及補(bǔ)強(qiáng)圈的選擇參考標(biāo)準(zhǔn)gb150-2011.不需另行補(bǔ)強(qiáng)的條件：當(dāng)殼體上的開(kāi)孔滿(mǎn)足下述全部要求時(shí)，可不另行補(bǔ)強(qiáng)。 設(shè)計(jì)壓力小于或等于2.5mpa。 兩相鄰開(kāi)孔中心的距離應(yīng)不小于兩孔直徑之和的2倍。 接管公稱(chēng)外徑小于或等于89。 接管最小壁厚滿(mǎn)足以下要求。表2.1 接管最小壁厚要求接管公稱(chēng)直徑/mm57657689最小壁厚/mm5.06.02.1.3.3 進(jìn)出料接管的選擇容

9、器接管一般應(yīng)采用無(wú)縫鋼管，所以液體進(jìn)出料口接管材料選擇無(wú)縫鋼管，采用無(wú)縫鋼管標(biāo)準(zhǔn)gb8163-87。進(jìn)出料接管滿(mǎn)足不另行補(bǔ)強(qiáng)的要求所以不再另行補(bǔ)強(qiáng)。接管口法蘭根據(jù)接管的公稱(chēng)直徑查表選擇。2.1.3.4液面計(jì)的選擇液面計(jì)的種類(lèi)很多，常用的有玻璃板液面計(jì)。它們都是外購(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)件，只需要選用。玻璃板液面計(jì)有三種：透光式玻璃板液面計(jì)、反射式玻璃板液面計(jì)、視鏡式玻璃板液面計(jì)。液面計(jì)的個(gè)數(shù)根據(jù)儲(chǔ)罐筒體的直徑選取。2.1.3.5安全閥的選擇安全閥是壓力容器上必不可少的附件，由工作壓力決定安全閥的公稱(chēng)壓力，由工作溫度決定安全閥的使用溫度范圍，可根據(jù)上述兩個(gè)條件選擇標(biāo)準(zhǔn)的安全閥。2.1.3.6 排污管的選擇排污管

10、按照標(biāo)準(zhǔn)選擇相應(yīng)的無(wú)縫鋼管，以及對(duì)應(yīng)的法蘭及排污閥。2.1.3.7 鞍座的選擇及校核 1）鞍座結(jié)構(gòu)和材料的選取臥式容器的支座有三種形式：鞍座、圈座、和支腿，常見(jiàn)的臥式容器和大型臥式儲(chǔ)罐、換熱器等多采用鞍座，它是應(yīng)用得最為廣泛的一種臥式容器支座。置于支座上的臥式容器，其情況和梁相似，有材料力學(xué)分析可知，梁彎曲產(chǎn)生的應(yīng)力與支點(diǎn)的數(shù)目和位置有關(guān)。當(dāng)尺寸和載荷一定時(shí)多支點(diǎn)在梁內(nèi)產(chǎn)生的應(yīng)力較小，因此支座數(shù)目似乎應(yīng)該多些好。但對(duì)于大型臥式容器而言，當(dāng)采用多支座時(shí)，如果各支座的水平高度有差異或地基沉陷不均勻，或殼體不直不圓等微小差異以及容器不同部位受力撓曲的相對(duì)變形不同，是支座反力難以為個(gè)支點(diǎn)平均分?jǐn)偅瑢?dǎo)致

11、課題應(yīng)力增大，因而體現(xiàn)不出多制作的優(yōu)點(diǎn)，故一般情況采用雙支座。 采用雙支座時(shí)選取的原則如下： 雙鞍座臥式容器的受力狀態(tài)可簡(jiǎn)化為受均布載荷的外伸梁，由材料力學(xué)知，當(dāng)外伸長(zhǎng)度a=0.207l時(shí)，跨度中央的彎矩與支座截面處的彎矩絕對(duì)值相等，所以一般近似取,其中l(wèi)取兩封頭切線間距離，a為鞍座中心線至封頭切線間距離。 當(dāng)鞍座鄰近封頭時(shí)，則封頭對(duì)支座處筒體有加強(qiáng)剛性的作用。為了充分利用這一加強(qiáng)效應(yīng)，在滿(mǎn)足下應(yīng)盡量使.此外，臥式容器由于溫度或載荷變化時(shí)都會(huì)產(chǎn)生軸向的伸縮，因此容器兩端的支座不能都固定在基礎(chǔ)上，必須有一端能在基礎(chǔ)上滑動(dòng)，以避免產(chǎn)生過(guò)大的附加應(yīng)力。通常的做法是將一個(gè)支座上的地腳螺栓孔做成長(zhǎng)圓形，并且螺母不上緊，使其成為活動(dòng)支座，而另一支座仍為固定支座。 2）容器載荷計(jì)算筒體的質(zhì)量：封頭的質(zhì)量:水壓試驗(yàn)時(shí)水的質(zhì)量： 附件的質(zhì)量：人孔重+人孔補(bǔ)強(qiáng)重+進(jìn)出料管+兩個(gè)液面計(jì)+安全閥+排污閥+與閥門(mén)相接的接管重量.所以總質(zhì)量為m =+3) 鞍座選取標(biāo)準(zhǔn)鞍座的選取參照標(biāo)