【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(shí)拉伸試驗(yàn)和持久強(qiáng)度試驗(yàn)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(shí)，都會(huì)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(yàn)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(shí)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?yàn)楹盖邦A(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(shí)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(shí)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(duì)耐蝕性要求很高，且焊接時(shí)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(shí)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(jì) 機(jī)架的設(shè)計(jì)見圖 。 機(jī)架危險(xiǎn)部分的校核 : 在機(jī)架的結(jié)構(gòu)中，主要受力部分為臺(tái)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(duì)酒桶的夾緊力，承受的沖擊為安放酒桶時(shí)酒桶對(duì)清洗頭的沖擊。當(dāng)臺(tái)面橫梁失效時(shí)，工作臺(tái)面要替代橫梁承受上 述力。此外臺(tái)面還要承受其他外力，如工人扶住臺(tái)面時(shí)，臺(tái)面要承受人的壓力。所以，要對(duì)上述兩部件進(jìn)行分析。根據(jù)設(shè)計(jì)，兩部件均可視為懸臂梁。 對(duì)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(duì)臺(tái)面的分析如下： 臺(tái)面為整張不銹鋼板，正常工作時(shí)幾乎不受力，當(dāng)其下方橫梁失效時(shí)，臺(tái)面要承受兩根橫梁所承受的力，所以也可以把臺(tái)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(jì)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(tái)面結(jié)構(gòu)安全。 為進(jìn)一步提高橫梁和臺(tái)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(shí)臺(tái)面可對(duì)其施加一部分拉力以減輕橫梁所受的合力。在臺(tái)面受力時(shí)，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(tái)面的受力分析 20 圖 機(jī)架裝配圖 21 四 管路的設(shè)計(jì) (一 ) 管路的設(shè)計(jì) 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(jì)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(gè)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(jiān)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(shí)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(shí)不排水，排水時(shí)不充氣，充氣和排水的時(shí)間有控制器決定。以 10L 桶為例，排水閥和充氣閥的工作順序?yàn)椋?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(jì) 由于酒桶的出酒口結(jié)構(gòu)特殊，清洗時(shí)必須兼顧內(nèi)壁和酒矛，這就要求針對(duì)其設(shè)計(jì)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(shí)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(gè)系統(tǒng)可視為兩端固定的壓桿。為保證其穩(wěn)定性，對(duì)其用安 全系數(shù)法進(jìn)行校核： 柔度計(jì)算。 ???AIlixlzz** ??? * ? 式中 I= 32 ))(1( 44 DdD ?? ， A= 4 )( 22 dD ?? 對(duì)不銹鋼 3064610 ????? ba s?? 因?yàn)?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(duì)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(jì)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(jì)算簧絲直徑 d39。 ≥ 10*785 *8*][ 6m a x ??? KCPm，取 d=6mm 23 （ 5）求圈數(shù) n，對(duì)壓縮彈簧 n= *5*1000*8 *10*785008 36m a x3m a x ??CPGd=， n取 8 （ 6）計(jì)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(yàn)證符合要求 （ 7）驗(yàn)算穩(wěn)定性。該彈簧由于套在管上所以不會(huì)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(chǔ)備 ,所以泵的額定壓力為 : p=+*25%= 取泄漏系數(shù) k 為 ,計(jì)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(shí)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(shí)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(jì) 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(dòng)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(shí) ,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(shí)即 d≥ 40mm 時(shí) 按強(qiáng)度條件計(jì)算得只要桿徑大于 3mm 即滿足需要。當(dāng)活塞桿的長度 L10d 時(shí)，按縱向彎曲極限力計(jì)算 ,這時(shí)活塞桿直徑與長度須同時(shí)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(jì)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(shí) , F=2LEIn?,I=π d2 /64,所以 d≥nEFL2264?=112210*** *800*64?=*104? m 當(dāng) KL m n 時(shí) ,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(jì)算： 對(duì)單作用氣缸有 Qv =Ln4? D200)( ppps? =*1*4? * 2 * ? = = （４）活塞桿的運(yùn)動(dòng)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(hào)為 ＩＧＱ 5