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球形封頭所承受的薄膜張力

  金屬極嘴與玻璃鋼之間是膠接面，膠結面處的粘接力遠低于纖維的強度，它不能充分地傳遞球形封頭的經向張力。 因此在對球形封頭進行受力分析時，需要把球形封頭看作是一個兩極開孔的球殼。在分析這個開孔球殼時，先將其作為承受內壓P的一個完整球殼來處理，然后疊加上一個在極孔處承受經向薄膜壓力PR/2的無內壓的開孔球殼，這樣組合的殼體相當于一個兩極開孔的殼體。 完整球殼所承受的經向及緯向薄膜張力均為PR/2，疊加的開孔球殼在球壁上產生了經向薄膜壓力N1＊和緯向薄膜張力N2，從靜力平衡條件可得：球形封頭所承受的薄膜張力。 由這個壓力引起的緯向薄膜張力為：球形封頭所承受的薄膜張力，這個內力與完整球殼的內力疊加求出兩極開孔球殼承受內壓P時的經緯向薄膜張力為:球形封頭所承受的薄膜張力。

  各種連接的結構特點 在壓力容器設計中常常遇到半球形封頭與筒體的連接的結構。厚度不太厚的情況下可以封頭和筒體等厚，但是在壓力較高，筒體和封頭都比較厚并且筒體和封頭厚度相差較多的時候，采用等厚度結構顯然是不合理的。關于封頭比筒體薄的情況，GB150的附錄J和JB4732附錄H都推薦了幾種結構尺寸（如GB150圖J1（d）、（e）、（f））。其中： 結構1：圖J1（d）是筒體和封頭中徑對齊的結構。 結構2：圖J1（e）的結構，筒體和封頭中徑有≤0.5（δn－δb）的偏離。 結構3;圖J1（f）的結構，筒體和封頭內徑對齊。 這幾種結構都是在筒體和封頭連接的切線處向封頭方向逐漸減薄形成錐形（單面或雙面的）過渡，而在制造時這是一段單獨的筒節(jié)—過渡段。所以封頭在底邊有所加強，封頭的等厚部分實際不是完整的半球而是一個球冠。這樣實際上就成了圓筒、過渡段和球冠的連接，例如結構2，有的球冠的深度僅為球半徑的0.8。 結構4：還有一種結構，就是完整的半球形封頭與筒體連接，在連接處內徑對齊，在筒體外側倒角過渡。這種情況是完整的半球形封頭與筒體連接，不用過渡段，而在筒體外側有1：3倒角過渡。 2、局部應力分析 下面是一個用ANSYS分析的實際的例子： 計算壓力p=16.3MPa，設計溫度150°C。 封頭材料是16MnR，設計應力強度Smh=150MPa，筒體材料為16Mn鍛件，設計應力強度Smn=157MPa。 筒體內直徑2400mm，筒體厚度148mm，封頭厚度96mm。各種結構的封頭內半徑略有不同。這個例子厚度的余量是比較大的，圓整后的有效厚筒體僅為142mm，封頭是70mm。所以應力值都比較小。 分析所用單元是三角形6節(jié)點軸對稱單元。

  球形封頭的使用上，油封是非常重要的選擇，因為球形封頭的使用離不開油封，主要是確保軸承與潤滑劑之間不會受到污染，所以選擇油封是比較重要的，因為油脂在機械進行加工的時候，會隨著變得柔軟，而且還會伴有振動的現(xiàn)象，那么油脂就會更加容易的被直接的甩入軸承中去，從而導致油脂被嚴重的損壞，發(fā)生這種情況的時候，在球形封頭上安裝油封就顯得尤為重要，這樣的話，不管是雜物還是空氣中的濕氣，都不會滲入到軸承的內部，避免對軸承內部造成損壞。在選擇油封的時候，記住不可以選用不能相容的油脂制造而成的油封，因為兩種完全不相容的油脂在進行混合之后，這次情況下都會變得更加柔軟，會因為油脂發(fā)生流失，而對球形封頭造成破壞，在選擇好油脂之后，必須先將舊的油脂清理干凈之后。

  球形封頭鍛件制造工藝流程包括冶煉鋼錠、鍛造、粗加工、化學成分和力學性能檢測、無損探傷和精加工至成品等，主要制造工藝如下所述。鋼錠冶煉拉深成形球形封頭所用鋼錠錠型為340t，一錠制造兩件球形封頭；回轉成形球形封頭所用鋼錠錠型為180t，一錠制造一件球形封頭。兩種方法采用的鋼錠均為電弧爐粗煉鋼水，鋼包爐精煉，真空澆注制得。通過這種雙真空處理的鋼錠可以有效去除鋼錠中的P、S及其他雜質元素，鋼錠質量及其熱加工性可以得到保證。但一般來說，在鋼錠制造中，隨鋼錠錠型增大，鋼水量增加，制造過程中對夾雜物、偏析、疏松縮孔等缺陷的控制難度越大，不同等級的鋼錠存在不同的制造難度。鍛造拉深成形法。拉深成形法鍛造工藝過程，先經鋼錠制坯并下料。然后通過鐓粗、拔長、輾平得到板坯，通過拉深板坯得兩件球形封頭鍛件毛坯。鋼錠利用率59%，水口切除7%，冒口切除20%，總鍛造比14