【文章內(nèi)容簡介】 溫鋼，則主要要求接頭有良好的低溫韌性。但是，如果焊接工藝制定不當(dāng)，則可能產(chǎn)生高溫脆化問題和低溫脆化問題。 （１）高溫脆化 高溫下進(jìn)行短時拉伸試驗和持久強(qiáng)度試驗表明，當(dāng)奧氏體鋼焊縫中含有較多鐵素體化元素或較多的δ相時，都會發(fā)生顯著的脆化現(xiàn)象。一般認(rèn)為與鐵素體化元素促使析出σ相和由δ相能直接轉(zhuǎn)變成 σ相有關(guān)。鐵素體δ越多，影響越嚴(yán)重，因此要求長期工作在高溫的焊縫中所含的δ相數(shù)量應(yīng)當(dāng)小于５％。 16 （２）低溫脆化 試驗表明，奧氏體鋼焊縫中一次鐵素體δ相不僅能引起高溫脆化，而且也能引起低溫脆化，δ相數(shù)量越多，低溫脆化越嚴(yán)重。因此，為了滿足低溫韌性的要求，最好不采用γ＋δ雙相組織，而應(yīng)取得單相奧氏體組織。實際上即使采用單相奧氏體組織，其低溫韌性也低于經(jīng)固溶處理的母材。 一般來說，奧氏體鋼預(yù)熱是沒有益處的，因為焊前預(yù)熱能促進(jìn)碳化物的析出和引起焊件變形。但是，當(dāng)焊件剛性極大的情況下，為了避免裂紋產(chǎn)生，有時不得不進(jìn)行焊前預(yù)熱。焊接奧氏體鋼原則上不進(jìn)行焊后熱處理，只有在接頭發(fā)生了脆 化或需要提高其耐蝕性時才進(jìn)行焊后熱處理。熱處理方式主要有兩種：固溶處理和穩(wěn)定化處理。其中：固溶處理用于對耐蝕性要求很高，且焊接時析出了碳化物和脆性相（如σ相）的焊件。其方法是將焊件均勻地加熱到１０５０～１１５０176。Ｃ，保溫１ｈ，使析出相重新溶入奧氏體，然后快速冷卻。原則上只能整體加熱，不能局部加熱。穩(wěn)定化處理是將焊件加熱到８５０～９３０176。Ｃ，一般保溫２ｈ后空冷。這樣可以加快鉻在奧氏體中的擴(kuò)散速度，使鉻能向晶界遷移，從而消除晶界處由于析出鉻的碳化物而產(chǎn)生的貧鉻現(xiàn)象，使金屬耐晶間腐蝕的能力提高。這種方法同時也能起 到降低焊接殘余應(yīng)力的作用。 １Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ 的化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)， %）： C≦ ， Si≦ ， Mn≦ ， P≦ ， S≦ Ni —， Cr —， Ti 5（ C%） — （三） 機(jī)架的設(shè)計 機(jī)架的設(shè)計見圖 。 機(jī)架危險部分的校核 : 在機(jī)架的結(jié)構(gòu)中，主要受力部分為臺面橫梁，該橫梁承受的靜載為酒桶及桶內(nèi)液體的重力和氣缸對酒桶的夾緊力，承受的沖擊為安放酒桶時酒桶對清洗頭的沖擊。當(dāng)臺面橫梁失效時，工作臺面要替代橫梁承受上 述力。此外臺面還要承受其他外力，如工人扶住臺面時，臺面要承受人的壓力。所以，要對上述兩部件進(jìn)行分析。根據(jù)設(shè)計，兩部件均可視為懸臂梁。 對橫梁分析如下： 梁的撓曲線方程為： 17 )3(6 2 lxEIFx ??? 其撓度為： mEIFlB 4711 33 10***10*2*3 *1 0 0 03 ?? ??????? 其轉(zhuǎn)角為： 4711 22 10***10*2*2 *1 0 0 02 ?? ????? EIFlB? rad 受力圖 ω F=1KN x A l B 剪力圖 Fs x F 彎矩圖 M x Fl 圖 梁的分析 梁的剪力為： Fs(x)=F=1000N 0 x ≤ l 18 彎矩為： M(x)=Fx=1000*=340Nm 0≤ x≤ l 彎曲應(yīng)力的校核： PaI yM Z 77m a xm a xm a x 10** *340 ???? ?? ≤ [σ ]=170MPa 截面慣性矩為： Iz = 71424110*21212 ???aaa,a ? m,a ? 結(jié)論：橫梁安全。 對臺面的分析如下： 臺面為整張不銹鋼板，正常工作時幾乎不受力，當(dāng)其下方橫梁失效時，臺面要承受兩根橫梁所承受的力，所以也可以把臺面的受力情況簡化為懸臂梁受力，力的大小為兩根橫梁各自 1000N，和其他外力 1000N，共 3000N。懸臂梁的截面按 3mm*3mm 計算。 受力圖見圖 梁的剪力為： Fs(x)=F=3000N 0 x ≤ l 彎距為： M(x)=Fx=3000*=1425Nm 0≤ x≤ l 彎曲應(yīng)力的校核： PaI yM Z 89m a xm a xm a x 10** 0 0 1 *1 4 2 5 ???? ?? ≤ [σ ]=170MPa 截面慣性矩為： 19 Iz =6212 3141?aa=*109? 結(jié)論：臺面結(jié)構(gòu)安全。 為進(jìn)一步提高橫梁和臺面的可靠性，在兩者之間加支柱可以更好的改善兩者的受力狀態(tài)，主要是可以改善橫梁的受力狀態(tài)，使橫梁在承受靜載時臺面可對其施加一部分拉力以減輕橫梁所受的合力。在臺面受力時，也可以借助橫梁支架進(jìn)行支撐。 受力圖 ω F=3000N x A l B 剪力圖 Fs x F 彎矩圖 M x Fl 圖 臺面的受力分析 20 圖 機(jī)架裝配圖 21 四 管路的設(shè)計 (一 ) 管路的設(shè)計 本機(jī)的清水壓力，消毒液壓力，無菌水壓力均為 ，氣沖壓力為，二氧化碳備壓壓力 為 ，壓力繼電器工作壓力為 。 按設(shè)計要求管路圖如圖 所示。清水箱，消毒液箱直接用機(jī)器自帶的兩個盛液箱。供清水和消毒液的電機(jī)、泵、溢流閥安裝在機(jī)身上。無菌水箱由用戶自行解決。供無菌水的電機(jī)、泵、溢流閥及其管路在現(xiàn)場布置安裝。 硬管尺寸用外徑定寸，外徑定寸管比通徑定寸管更堅固更整潔，容易彎成系統(tǒng)所需要的形狀，具有各種成品管接頭選用。材料選用不銹鋼。 軟管用聚氨酯管，其中備壓管的尺寸是外徑 8mm、內(nèi)徑 5mm，其余管路的尺寸為外徑 6mm、內(nèi)徑 4mm。 氣沖是指短時間 內(nèi)將大量氣體充入裝有液體的酒桶內(nèi)，借用氣泡上升破裂的力量清洗桶內(nèi)表面。將氣體充入桶內(nèi)必然要有液體流出，本機(jī)控制系統(tǒng)的處理方式為：充氣時不排水，排水時不充氣，充氣和排水的時間有控制器決定。以 10L 桶為例，排水閥和充氣閥的工作順序為（ X：閉合， O：打開）：排水閥 X X O X O X O X O X 充氣閥 X O X O X O X O X X (二 ) 清 洗頭的設(shè)計 由于酒桶的出酒口結(jié)構(gòu)特殊，清洗時必須兼顧內(nèi)壁和酒矛，這就要求針對其設(shè)計特殊結(jié)構(gòu)的清洗頭，如圖 所示。清洗頭工作狀態(tài)如圖 所示。 圖 清洗頭裝配圖 22 ： 清洗頭工作時受到的壓力為 1000N，其中氣缸輸出壓力為 800N，酒桶及桶內(nèi)液體重 200N。由圖 可知其結(jié)構(gòu)中最薄弱的地方應(yīng)該是 7 噴頭桿與 9分配座相配合的部分，其形狀是內(nèi)徑 16mm 外徑 20mm 的環(huán)形管，壁厚為 2mm。整個系統(tǒng)可視為兩端固定的壓桿。為保證其穩(wěn)定性，對其用安 全系數(shù)法進(jìn)行校核： 柔度計算。 ???AIlixlzz** ??? * ? 式中 I= 32 ))(1( 44 DdD ?? ， A= 4 )( 22 dD ?? 對不銹鋼 3064610 ????? ba s?? 因為 0??? ，所以是小柔度桿。壓桿的臨界力 Fcr 為 ??crF A0 =306MPa* =34578N 2][3410 0034 57 8 ???? wpcr nFF 再對壓應(yīng)力進(jìn)行校核： M PaPaAN 8 5 0 0 0 00 0 0 1 1 ????? ≤ [ p? ]=200MPa 結(jié)論：此結(jié)構(gòu)安全。 ： 初選圓柱螺旋彈簧，其受力為靜載壓縮， F=1000N （ 1）選材。該彈簧用于閥門內(nèi)部所以選 65Mn。許用切應(yīng)力 [ p? ]=785MPa （ 2）初選 旋繞比 C 為 8，計算 K K= 14 ?????? CCC （ 3）根據(jù)安裝空間設(shè)彈簧中徑 D2 為 48mm， 根據(jù) C 值查表取簧絲直徑 d為 。 （ 4） 計算簧絲直徑 d39。 ≥ 10*785 *8*][ 6m a x ??? KCPm，取 d=6mm 23 （ 5）求圈數(shù) n，對壓縮彈簧 n= *5*1000*8 *10*785008 36m a x3m a x ??CPGd=， n取 8 （ 6）計算其他數(shù)據(jù)并與安 裝空間比較： 中徑 D2 =cd= 內(nèi)徑 D1 = D2 d= 外徑 D= D2 +d= 節(jié)距 p= D2 = 長度 H=np+3d= 經(jīng)過驗證符合要求 （ 7）驗算穩(wěn)定性。該彈簧由于套在管上所以不會失穩(wěn) (三 ) 器件選型 １ .選擇液壓泵，電機(jī) ： （１）選擇泵 已知各桶內(nèi)射流壓力為 ，設(shè)水路壓力損失為 ，則液壓泵的最高工作壓力為： pP =P+ΣΔ p=(+)MPa= 在泵的最高工作壓力上考慮再加上 25%的壓力儲備 ,所以泵的額定壓力為 : p=+*25%= 取泄漏系數(shù) k 為 ,計算泵的流量 : 設(shè)噴嘴的流量為 1L/s,即 60L/min, 注滿容積為 5L、 10L、 20L 的酒桶的時間大約為 5s、 10s、 20s。 所以泵的流量為 : Qp ≥ kQ=*60L/min=66L/min 應(yīng)再加上系統(tǒng)中溢流閥穩(wěn)定工作的最小溢流量 ,一般為 3L/min．查產(chǎn)品樣本選ＹＢ型定量葉片泵 ． 額定壓力 p=， 轉(zhuǎn)速 n=10001500r/min， 排量 V=48mL/r， 容積效率 η v = 求得液壓泵輸出的實際流量為 24 qv =qvt η v =Vnη v =48*103? *1450*= 液壓泵輸出功率為 P0 =p qv =*106 **103? /60= （２）選擇電機(jī) 電機(jī)功率為 Pi = P0 /η = 選 YL7114 型單相電機(jī) . 額定轉(zhuǎn)速 n=1450r/min 額定功率 P=550W ２ .選擇氣缸 ： （１）選擇氣缸的行程 : 本機(jī)設(shè)計 適用桶的尺寸為高度 H360—高度 酒桶 ,桶的直徑為 Φ 250— Φ 500,因此必須要在活塞桿上加墊使作用在 桶底步的力分散 ,所以要預(yù)留墊的厚度和方便搬動的空間 種非標(biāo)桶的高度 .所以氣缸的行程定為 400mm. （２）選擇缸徑 : 當(dāng)氣缸以推力做功時 ,缸徑大小由下式得 D=??spF推4=*10** 800*4 6?= 圓整得 推F 為氣缸輸出推力取 800N, sp 為氣緣壓力取 ,η為效 率取 . 選擇活塞桿直徑 : d≥][4 pF?? 推=610*200* 800*4?= 由于活塞桿行程定為 400mm,當(dāng)活塞桿的長度 L≥ 10d 時即 d≥ 40mm 時 按強(qiáng)度條件計算得只要桿徑大于 3mm 即滿足需要。當(dāng)活塞桿的長度 L10d 時，按縱向彎曲極限力計算 ,這時活塞桿直徑與長度須同時考慮 , 活塞桿直徑不僅和外載荷有關(guān) ,而且和長度及安裝形式、材料的性能有關(guān)。 25 普通氣缸的活塞桿材料為不銹鋼，其柔性系數(shù) m 為 85。本設(shè)計中氣缸的安裝形式是一端自由 一端固定，故取端點(diǎn)安裝形式系數(shù) n 為 。m n =。 活塞桿截面曲率半徑 K= 當(dāng) KL m n 時 , F=2LEIn?,I=π d2 /64,所以 d≥nEFL2264?=112210*** *800*64?=*104? m 當(dāng) KL m n 時 ,F=2)(1 KlnfA??,將 A= 42d? ,K=AI= 代入得 d≥ 由上述三種情況討論得知只要?dú)飧軛U徑大于 10mm 即可滿足使用要求． （３）耗氣量的計算： 對單作用氣缸有 Qv =Ln4? D200)( ppps? =*1*4? * 2 * ? = = （４）活塞桿的運(yùn)動速度 全部行程要求 4s 完成，即 v=。 綜合上述幾方面條件可選氣缸型號為 ＩＧＱ 5