【正文】 焊或與其他焊接 2 )/(p非圓形平蓋且不小于圓形平蓋???m 中北大學 20xx 屆畢業(yè)設計說明書 第 26 頁 共 39 頁 與筒體角焊或與其他焊接 與筒體角焊或與其他焊接 3 4 5 )/(p非圓形平蓋且不小于圓形平蓋???m 螺栓連接 6 中北大學 20xx 屆畢業(yè)設計說明書 第 27 頁 共 39 頁 7 33cGcGPDLPDL預緊時圓形平蓋操作時? 8 （ 4） 封頭 的選擇 封頭的選擇要根據(jù)工作條件的要求，既要考慮封頭的形狀及其應力的分布規(guī)律，又要考慮沖壓、焊接、裝配的難易程度，進行全面的技術和經(jīng)濟分析。 中北大學 20xx 屆畢業(yè)設計說明書 第 28 頁 共 39 頁 ③ 制造方面及材料消耗 各種封頭一般是由敲打、沖壓、滾卷或爆炸成型制造，半球形與橢圓形封頭通常用沖壓的方法制造，大型半球形封頭亦可先沖壓成球瓣，然后組對拼焊而成，碟形封頭通 常用敲打、沖壓或爆炸成型，折邊部分可滾壓或敲打制成。 （ 5） 平板 封頭 的參數(shù)設計 結構形式與壁厚計算： 選用 45 鋼，查表得 b? =600MPa， s? =355MPa， GB150 規(guī)定 [13]碳素鋼抗拉強度安全系數(shù) bn 取 ，屈服強度安全系數(shù) sn 取 。 壓力容器底部設計 根據(jù)壁厚計算公式 ，可用厚度為 34 mm 的薄板作為容器底，所以確定容器底的具體參數(shù)：直徑 ? 為 325 mm，厚度 ? 為 34 mm 的圓形薄板，與圓筒 殼體焊接而成。 開孔的形狀 壓力容器的開孔可分為 圓形、橢圓形、長圓形，對于橢圓形孔和長圓形孔其長、短軸之比應不大于 2 ： 1。 中北大學 20xx 屆畢業(yè)設計說明書 第 33 頁 共 39 頁 （ 3） 補強方法 常見的補強方法有：等截面積補強法、極限分析補強法、壓力面積補強法（適用于大開孔的補強計算）。 （ 2） 等面積補強法設計計算公式 有效補強寬度 中北大學 20xx 屆畢業(yè)設計說明書 第 34 頁 共 39 頁 m a x( 2 , 2 2 )n n tB d d ??? ? ? 2itd d C?? 式中 ： id — 接管內直徑， mm； tC — 接管厚度附加量， mm； 12t t tC C C?? 式中： 1tC — 接管壁厚負偏差， mm； 2tC — 接管腐蝕裕度， mm； 有效補強高度： 1 nthd?? 2 nthd?? 式中： 1 h — 外伸有效補強高度， mm； 2h — 內伸有效補強高度， mm； nt? — 接管實際厚度， mm。 （ 2） 補強形式 開孔補強的形式主要可分為四類。又由于材質和制造缺陷等各種因素的 綜合作用，開孔接管附近就成為壓力容器的破壞源。螺栓材料硬度一般應比螺母高 30HB 以上。 綜上所述，雖然在相同的受載條件下， 薄板的所需厚度要比薄殼大得多，即平板封頭要比凸形封頭厚的多，但是因平板封頭結構簡單，制造方便，在直徑較小的容器中，采用平板封頭比較經(jīng)濟簡便。 當 r=0 時，蝶形封頭成為無折邊的球形蓋，封頭的力學性能不好，在折點的局部區(qū)將出現(xiàn)峰值應力，折點處的焊縫將成為危險源，封頭與筒體的角焊縫為全焊透結構。 另外由于平板封頭承壓時處于受彎的不利狀態(tài)，因而壁厚比同直徑的筒體大得多。 （ 3） 平板 封頭 平板封頭是各種封頭中結構最簡單，制造最容易的一種封頭形式。 它結構簡單、制造方便，常用作容器中兩獨立受壓室的中間封頭，也可用作端蓋，封頭與簡體連接處的角焊縫應采用全焊透結構。直邊的作用是為了保證封頭的制造質量和避免筒體與封頭間的環(huán)向焊縫受邊緣應力作用。球面半徑越大，折邊半徑越小，封頭的深度將越淺，這對于加工成型有利。 表 5 鋼管厚度負偏差 1C 鋼管種類 壁厚（ mm） 負偏差（ %） 碳素鋼或 低合金鋼 ≤ 20 ＞ 20 15 不銹鋼 ≤ 10 ＞ 10～ 20 15 20 表 6 腐蝕裕量 2C 介質腐蝕速率 （ mm/y） 腐蝕裕量 2C 單面腐蝕 雙面腐蝕 ≤ 1 2 ～ 1～ 2 2～ 4 ＞ 2C K B?? 根據(jù)本畢業(yè)設計的實際情況，選取 2C 為 2mm， 1C 為 。 %，壁厚允許偏差 177。 中高壓壓力容器大多選用優(yōu)質碳素鋼，優(yōu)質碳素鋼含硫、磷雜質較少，硫 ≤ %，磷 ≤ %，塑性好，抗冷脆性等相對質量較好。殼體材料要承受瞬時強沖擊載荷，在這種情況下，它的力學性能與靜態(tài)時有很大的不同，材料的應力、應變以及應變率的關系變得很復雜，此時設計中要考慮材料的動態(tài)屈服應力。壓力容器使用在不同的場合，對材料的物理性能也有不同的 要求。 耐腐蝕性能是材料在使用條件下抵抗腐蝕介質侵蝕的能力。下面首先簡單介紹下一般的力學性能。 GB 150 中確定鋼材許用應力時，低碳鋼和低合金鋼的屈服強度及抗拉強度的安全系數(shù)分別為 與 ， 與此相對應， ASMEⅧ 1 中的數(shù)值為 中北大學 20xx 屆畢業(yè)設計說明書 第 17 頁 共 39 頁 與 。 表 2 GB 150、 JB 4732 和 JB/T 4735 的適用范圍和主要區(qū)別 項目 GB 150 JB 4732 JB/T 4735 設計壓力 ≤ P≤ 35MPa，真 空度不低于 ≤ P＜ 100MPa， 真 空度不低于 － ＜ P＜ MPa 設計溫度 按鋼材允許的使用溫度 確定（最高為 700 oC，最 低 為－ 196 oC） 低于以鋼材蠕變控制其 設計應力強度的相應溫 度（最高 475oC） － 20oC（大于） ~350 oC（奧氏體高合金剛 制容器和設計溫度低 于－ 20oC，但滿足低 溫低應力工況，且調 整后的設計溫度高于 － 20oC 的容器不受此 限制） 對介質的限制 不限 不限 不適用盛裝高度毒性 或極度危害介質的容 器 設計準則 彈性失效設計準則和失 穩(wěn)失效設計準則 塑性失效設計準則、失 穩(wěn)失效設計準則和疲勞 失效設計準則，局部應力 用極限分析和安定性分 彈性失效設計準則和 失穩(wěn)失效設計準則 中北大學 20xx 屆畢業(yè)設計說明書 第 16 頁 共 39 頁 析結果來評定 項目 GB 150 JB 4732 JB/T 4735 應力分析方法 以材料 力學、板殼理論公 式為基礎，并引入應力增 大系數(shù)和形狀系數(shù) 彈性有限元法；塑性分析 ；彈性理論和板殼理論公 式，試驗應力分析 以材料力學、板殼理 論公式為基礎，并引 入應力增大系數(shù)和形 狀系數(shù) 強度理論 最大主應力理論 最大切應力理論 最大主應力理論 是否適用于 疲勞分析容 器 不適用 適用，但有免除條件 不適用 在我國壓力容器標準體系中， GB 150《鋼制壓力容器》是最基本的、應用最廣泛的標準，其技術內容與 ASMEⅧ JIS B 8270（除第 1 種容器除外）等先進工業(yè)化國家的壓力容器標準大致相當 ，但在適用范圍、許用應力和一些技術指標上有 所不同。所以在確定技術方案時，特別要注意標準中相關內容的“前提條件”、“邊界條件”?；毫θ萜鞯母g失效是指與介質接觸的器壁收到腐蝕性介質的侵蝕而產生破壞，它可以分為均勻腐蝕和局部腐蝕兩大類。容器在高溫和一定中北大學 20xx 屆畢業(yè)設計說明書 第 14 頁 共 39 頁 應力的長期作用下，塑性變形將不 斷積累。 ⑤ 斷裂失效準則 。該準則認為，容器在交變載荷作用下，當 最大交變應力（在 循中北大學 20xx 屆畢業(yè)設計說明書 第 13 頁 共 39 頁 環(huán)次數(shù)一定時）或循環(huán)次數(shù)（在最大交變應力一定時）達到疲勞設計曲線的規(guī)定值時，即為容器承載的極限狀態(tài)。彈塑性失效準則適用于反復加載過程。只有當整體屈服時，才是容器承受的極限狀態(tài)。壓力容器的設計準則通常有下列幾種 [5,8]。 ③ 一次應力中的總體薄膜應力或局部薄膜應力和彎曲應力之和的應力強度≤[ζ]，即 Pm（ PL） ＋ Pb≤ [ζ]。 峰值應力 （ peak stress） F。如，在殼體的固定支座或接管處由外載荷和力矩引起的薄膜應力。 一次應力 （ primary stress） P。 壓力容器設計準則 （ 1） 應力分類 ASME— Ⅷ — 2 規(guī)范要求進行精確的彈性應力分析，把應力分析報告作為設計的基本依據(jù)，所以，把這種設計方法稱為“分析設計”，而把傳統(tǒng)規(guī)范進行的設計稱為“ 規(guī)則設計”或“常規(guī)設計”。 m3的低壓容 器； ③ 易燃或毒性程度為中度危害介質且 pV≥ ② 內壓容器 低壓容器（代號 L） ： ≤ p； 中壓容器（代號 M） ： ≤ p101MPa； 高壓容器（代號 H） ： 101MPa≤ p1001MPa； 超高壓容器（代號 U） ： p≥ 1001MPa。 10 g及持續(xù)時間 10177。氣體發(fā)生器中的氣體發(fā)生劑是一種火藥 , 其單位時間產氣量是由氣體發(fā)生劑的線性燃速和燃燒面積決定的 , 氣體發(fā)生器單位時間的氣體流出量是由噴嘴面積的大小和燃燒室中的壓力決定的 [20][21]。乘員與氣袋接觸時，通過氣袋上排氣孔的阻尼吸收碰撞能量，達到保護乘員的目的。氣體發(fā)生器主要有：壓縮氣體式、煙火式和混合式三種型式。 電子式傳感器是一種應用最早的碰撞傳感器，根據(jù)電子原理，利用電信號來反映車身減速度，而后根據(jù)電信號來判別是否展開緩沖氣囊。隨著我國汽車工業(yè)的發(fā)展，安全氣囊及測試系統(tǒng)研究方面有所創(chuàng)新并擁有自己的關鍵技術的知識產權才是安全氣囊發(fā)展的立足之本。在“九五” 規(guī)劃和“十五”規(guī)劃中，國家經(jīng)貿委和汽車行業(yè)將安全氣囊列為我國汽車零配件三個重大發(fā)明之一（電子噴油系統(tǒng)、防抱死制動系統(tǒng)和安全氣囊系統(tǒng)）。側面氣囊或者裝在車門上，或者裝在座椅靠背上，氣囊用尼龍制成，材料厚度為 。所以，設計一套安全氣囊性能測試系統(tǒng)，對我國汽車工業(yè)具有重要意義 [1]。中北大學畢業(yè)設計說明書 第 1 頁 共 1 頁 安全氣囊壓力發(fā)生器結構設計 目錄 第一章 緒論 ...................................................... 1 問題的提出及研究的目的和意義 ............................... 1 汽車安全氣囊及其性能測試國內外發(fā) 展狀況 ..................... 1 汽車安全氣囊系統(tǒng)結構原理 ................................... 2 測試裝置及原理 ............................................. 4 本論文所要進行的工作 ....................................... 5 第二章 安全氣囊氣體發(fā)生器壓力容器結構設計 ........................ 5 壓力容器的分類 [4] ........................................... 6 壓力容器的結構 ............................................. 7 壓力容器設計準則 ........................................... 8 壓力容器殼體形狀選擇 ...................................... 17 第三章 壓力容器基本參數(shù)設計 ..................................... 17 壓力容器殼體材料的選擇 .................................... 17 筒體設計參數(shù)的確定 ........................................ 20 壓力容器封頭設計 .......................................... 23 封頭與圓筒的連接設計 ...................................... 29 壓力容器底部設計 .......................................... 30 密封圈的選擇 .............................................. 31 第四章 壓力容器與測試裝置接口設計 ............................... 31 第五章 開孔補強設計 ............................................. 31