活动弯头

2024-06-26

活动弯头（精选7篇）

活动弯头篇1

公知的活动弯头自身部件密封是靠压紧胶圈到一定程度后密封, 连接液压管线时是靠外力旋紧到一定程度后密封, 在需要旋转作业时, 自由活动困难, 到转动灵活后即出现渗漏, 旋转部位没有防尘密封, 在现场使用中经常出现转动困难和高低压试验渗漏严重的现象。为此研制了零渗漏防倒扣活动弯头。

1 技术分析

1.1 技术方案

该零渗漏防倒扣活动弯头, 包括依次连接的由壬母头、弯头和由壬公头, 由壬母头的左侧套嵌有由壬环, 弯头的左侧套在所述由壬母头的右侧, 其右侧与由壬公头的左侧螺纹连接, 由壬母头的右侧由内向外依次设置有第一方形环形槽、一个或两个或多个下半圆形环形槽和向左侧凹陷的第一环形台阶, 在弯头的左侧由外向内依次设置有第二方形环形槽、一个或两个或多个上半圆形环形槽和向右侧凹陷的第二环形台阶, 在上半圆形环形槽的上方设置有带有堵塞螺钉的通孔。

该装置的有益效果是具有调节方位多变, 能够360度自由旋转, 连接快捷、结构合理、体积小、重量轻、密封性能好, 安全可靠, 操作方便。

1.2 结构及工作原理

1.2.1 零渗漏防倒扣活动弯头结构

零渗漏防倒扣活动弯头主要由由壬母头、弯头、由壬公头、由壬环等组成, 结构如图1所示, 由壬母头与弯头的连接结构由图2所示。

1.2.2 工作原理

如图1、图2所示, 本装置包括依次连接的由壬母头1、弯头2和由壬公头3, 由壬母头1的左侧套嵌有由壬环4, 弯头2的左侧套在由壬母头1的右侧, 其右侧与由壬公头3的左侧螺纹连接, 由壬母头1的右侧由内向外依次设置有第一方形环形槽5、一个或两个或多个下半圆形环形槽6和向左侧凹陷的第一环形台阶7, 弯头2的左侧与所述由壬母头1的第一方形环形槽5、一个或两个或多个下半圆形环形槽6和向左侧凹陷的第一环形台阶7相对应处由外向内依次设置有第二方形环形槽8、一个或两个或多个上半圆形环形槽9和向右侧凹陷的第二环形台阶10, 上半圆形环形槽9的上方设置有带有堵塞螺钉11的通孔, 第一方形环形槽5和所述第二方形环形槽8构成的空间内设置有密封胶圈12, 下半圆形环形槽6和所述上半圆形环形槽9构成的圆环形空间内设置有与其圆环形空间大小相匹配的钢珠13, 第一环形台阶7和所述第二环形台阶10构成的空间内设置有方形盘根14, 方形盘根14的内表面为开口向内的V形, 可以360度自由旋转, 使现场连接非常方便, 在组装时, 通过方形盘根14的内表面的V型过盈就能够做到低压密封, 高压密封靠其方形部位密封。

弯头2可以有两段或多段中间段组成, 其中部两两相连的中间段的连接结构与所述由壬母头1的右侧和所述弯头2的左侧的连接结构一致, 密封胶圈12的横截面呈L形, 使其在恶劣环境下使用时, 泥水不能进入承压部位, 保证转动灵活和不锈蚀, 增加使用寿命。

由壬公头3与由壬母头1的嵌合处内壁上设置有V型槽15, V型槽15内设置有密封圈16, 密封圈16的内表面的中部设置有尖状凸起, 密封圈16的内表面的两边与中部的尖状凸起之间设置有间隙, 在由壬环4的旋紧过程中, 使设计有两个间隙的密封圈16的两端分别进入其中的V型槽15中, 由于密封圈16与所述V型槽15为角度过赢配合, 因此在由壬环4的旋紧过程中V型槽15产生了两个密封面, 保证了低压不漏, 在高压液体进入后, 密封圈16的两个间隙中进入高压液体, 压力越高, 密封圈16的密封面和V型槽的密封面越紧密, 使其达到了高压密封的目的, 压力越高, 密封圈16对由壬外螺纹以及由壬母头的压紧力越大, 产生的摩擦力也越大, 使其倒扣的可能性就越小, 即达到了防倒扣的目的。

由壬环4上设置有紧锁螺钉17和旋紧孔18, 旋紧孔18方便插入工具对由壬进行旋紧, 在由壬环4旋紧后, 由紧锁螺钉17对与由壬母头1相对接的另一段管路的由壬公头的外螺纹的外径进行机械加压锁紧, 达到了由壬工作时的二次锁紧。在密封圈16的外径处, 由壬公头和由壬母头有一个锥面和圆弧的结合面, 形成了由壬的二次硬密封, 由壬环越旋紧, 由壬密封越可靠, 承受的压力越高。

1.3 主要技术参数

(1) 通径:50mm

(2) 额定工作压力:40MPa

2 现场应用情况及结论

通过西50-8井等58口井的修井作业现场的实际应用, 连接管线时工人劳动强度低, 具有调节方位多变, 可360度自由旋转, 连接快捷、结构合理、体积小、重量轻、密封性能好, 安全可靠, 操作方便等优点, 可广泛用于试油、修井作业现场的管线连接中。

含裂纹虾米腰弯头断裂参量浅析篇2

在石化生产装置的管系中, 管件发挥着不可替代的作用, 常用的管件包括弯头、三通、大小头等[1]。其中虾米腰弯头是根据施工要求现场焊制, 应用比较灵活;另外, 在一些特殊的环境场合, 如管径较大、曲率半径或标准压制弯头满足不了角度要求, 需要使用虾米腰弯头。然而, 由于虾米腰弯头每一段都是焊接的, 其焊接接头区域本身就容易出现缺陷;再者, 压力管道中的焊缝由于受到结构的影响, 其焊接变形较难控制, 从而可能产生较大的焊接残余应力[2], 较大的焊接残余应力会使焊接接头处滋生裂纹, 从而危害整个管系的安全运行。

文章首先应用ANSYS软件建立无缺陷虾米腰弯头有限元模型进行简要分析, 根据分析结果, 确定一个容易滋生裂纹的典型位置;然后建立含裂纹虾米腰弯头有限元模型, 在弹性工况下, 计算其在内压载荷作用下的断裂参量 (应力强度因子KI及形状因子F) 并加以分析, 分析结果可为工程安全评定及配管设计提供参考。

2 无缺陷虾米腰弯头应力场简要分析

在经典力学求解中[3], 将弯头结构简化为两根直角相接的梁结构, 根据此模型得出的反力与实际情况必然不符, 由此解出的应力值必然存在误差。考虑到经典力学模型的缺陷, 建立与实际结构相同的有限元模型, 施加相应的内压载荷, 进行计算分析。

2.1 建立模型

选取工程中常见的四节长半径 (R=1.5D) 虾米腰弯头进行分析, 外径D及壁厚t等尺寸选取参考了美标系列尺寸并加以圆整[4], 详见表1。

2.2 计算分析

应用ANSYS软件建立无缺陷虾米腰弯头有限元模型, 施加内压载荷进行计算。由于篇幅限制, 仅对弯头内侧应力场进行分析。由于虾米腰弯头内外壁各点均处于复杂应力状态, 为便于比较, 直接调用ANSYS给出的等效应力进行分析。

经过分析得知, 虾米腰弯头的内外壁应力在斜接处发生波动, 均产生较大的应力梯度, 并在中部出现峰值应力, 弯头内壁峰值应力比外壁稍大, 这说明此处存在较大的应力集中现象, 为危险部位, 易于滋生裂纹。因此, 有必要对含裂纹虾米腰弯头进行断裂分析, 得到相应的断裂参量, 以备工程实际应用。

3 含裂纹虾米腰弯头断裂参量分析

3.1 几何模型及材料性质描述

根据前面对无缺陷虾米腰弯头的简要分析, 选取规则的矩形内侧裂纹。弯头材料选取普通碳钢, 工作温度选取20℃。表2给出了含裂纹虾米腰弯头的材料性质、几何尺寸以及外载荷的参数情况 (表2) 。

有限元网格合理与否对于最终能否获得准确解影响很大, 在求解含裂纹体的断裂参量时, 因为应力集中, 裂纹尖端附近区域的应力、应变变化梯度非常大[5], 所以应该对裂纹前沿附近的网格进行加密, 以获得计算断裂参量用的准确的应力、应变和位移场。

3.2 断裂参量分析

应用ANSYS求解器进行计算, 然后在其后处理模块POST1中, 用位移插值法 (KCALC命令) 计算应力强度因子KI。限于篇幅, 仅给出外径D=356mm, D/t为36、13 (即t=10、28) 时的断裂参量分析, 其余断裂参量的变化规律与此类似。

在裂纹较浅时, 由于受到裂纹前沿附近应力场的影响, 最大应力强度因子并不是出现在裂纹中间对称位置。随着裂纹深度的增加, 最大应力强度因子逐渐接近中间对称。

4 结论及存在问题

(1) 建立的含裂纹虾米腰弯头模型是正确的, 分析得出的结果是可信的。

(2) 根据加载的工况, 模型所取裂纹位于虾米腰弯头最危险的位置, 所以上述计算分析得出的结果是偏保守的。

(3) 在实际情况下, 虾米腰弯头不可能单独仅仅承受内压载荷, 弯矩也是常见的载荷之一。因此, 在后续的工作中, 有必要对弯矩载荷下的断裂参量进行分析。

参考文献

[1]岳进才.压力管道技术[M].北京:中国石化出版社, 2000:149.

[2]唐永进.压力管道应力分析[M].北京:中国石化出版社, 2003.

活动弯头篇3

PVC电工管具有良好的耐油、耐酸、阻燃和绝缘功能, 被广泛用于0.4 k V及以下电力线路的沿墙敷设, 防止导线破损、老化、导体裸露引发的触电和火灾事故, 还起到固定导线和整齐美观的效果。但沿墙敷设穿套PVC电工管的导线, 在转角时必须采用弯头连接, 当多根、较粗或较长的导线穿过PVC弯头时难度就会增大, 需要配置较粗的PVC管及配套管件, 不仅增加了施工时间和施工成本, 还对导线的强度和绝缘性造成一定的损害。

针对上述弊端, 国网安徽潜山县供电有限责任公司对传统的PVC电工管弯头进行改造, 设计制作成用套线方式穿过的新型“对合卡扣式PVC电工套管弯头”, 避免了穿线的麻烦, 大大缩短了施工时间。

该新型弯头由截面呈半圆形的两片弯头相互扣合构成。半圆形的弯头内外两侧边缘分别设有凸出的棱条或凹进的槽沟以及子母卡扣, 使用时只需将两片半圆形的弯头直接套在导线及PVC管转弯处, 扣合棱条与槽沟, 锁上子母卡扣即可。施工简单、方便, 避免了穿线的弊端, 大大降低了人工成本, 提高了工作效率。

活动弯头篇4

随着我国石油工业的不断发展, 原油和成品油的运输量越来越大, 对港口货物, 油田油气储运, 大型油库的输送吞吐能力的要求也越来越高, 利用软管输油已不能适应当前的需要。输油臂比传统的橡胶管道传输方法节省能源、传输效率高, 并大大减轻了工人的劳动强度, 为实现港口、码头、油田、油库液体的机械化传输创造了条件。

输油臂传输管道中旋转弯头的工作是非常重要的, 由于它的形状的特殊性, 在生产旋转弯头零件需要采用专用夹具进行装夹, 用来提高加工质量和效率。

2 零件的分析

2.1 零件的用途

如图1所示90°旋转弯头的工件为管道弯头, 用于输油臂输送管道拐弯处, 起改变管道流向作用, 主要输送具有高温、低温、强腐蚀性的液体, 具有可靠的防结垢性能。使用非常安全可靠。本零件是旋转接头多个旋转部件构成之一, 用以联接内、外臂部件进行相关动作。

2.2 零件的工艺分析

零件形状为90°弯头, 材料为合金铝, 采用铸造成型, 零件外形铸造尺寸标准, 浇注口在加工零件的两端, 可以考虑夹具装夹零件的圆弧部位。而零件加工的部位为R4.76凹圆槽、直径为￠100mm的内孔和端面, 尺寸公差要求不是很高, 但是位置公差要求很严格。

3 夹具的设计与分析

为了形状外观统一、重复定位装夹和提高生产效率, 所以采用数控车床进行加工。数控车床一般加工轴类和盘类零件。在保证尺寸的基础上并要保证两端面相互间有一定的垂直度, 需求量大。在现有设备CAK6140数控车床上加工, 因弯头的形状、结构特点, 不论采用三爪卡盘还是四爪卡盘都难以装夹。就是用常规的工装夹具, 加工工艺也比较复杂, 影响生产效率。针对这种情况, 采用自行设计的工装夹具, 既快又好地完成了弯头的加工要求。

3.1 夹具设计的基本要求

在进行机械加工时, 为了保证加工的要求满足以下要求:A、夹紧过程中, 不破坏工件在定位时所处的正确位置;B、夹紧力的大小适当, 保证工件在整个加工过程中的位置稳定不变, 又不超出允许的变形;C、工件生产批量越大。要采用快速、高效的定位和夹紧机构;D、具有良好的结构工艺性。力求简单, 便于制造维修, 操作安全方便, 并且省力, 应使工件安装稳定, 加工中所引起的变形最小;E、应使工件定位方便, 夹紧可靠, 对定位元件的基本要求有足够的精度, 足够的强度和刚度, 耐磨性好, 工艺性好, 便于清理切削。

3.2 夹具的设计

通常弯头零件的装夹方法有两种:

(1) 将工装做成两个半弧形, 合起来为一个圆筒形, 结合面上开出弯头另一端伸出的孔。

(2) 采用一根圆棒料, 按照弯头中间部分的直径用铣床铣出一个U型槽, 在U型槽的立面位置打上一个螺纹孔, 将弯头装进去, 用螺丝拧紧。

但是由于工件为铸造件, 所以要考虑材料收缩性。还会由气孔、缩孔、裂纹和偏折等缺陷。加工工件后形位公差检验误差太大, 中心线部位 (圆棒和弯头) 不在一条直线上太大, 零件的台阶面是否很平, 这会对零件与圆棒的中心线的重合产生影响。

如图1所示:要加工工件外圆槽、内孔和两端面, 此次加工的旋转弯头是用于与管道之间的变相固定连接, 考虑到加工精度高, 调整方便。工装夹具是由基座、底座法兰, 圆弧定位板, 弧型压板和外框五部分组成。本夹具为焊接夹具体, 夹具有三面互相垂直的外框平板6、9、10 (图2-1) , 工件装在两个互相垂直的圆弧形架6、11上, 将零件固定在圆弧定位板之间, 用弧型压板4加螺钉固紧, 由于工装在加工前将车床的卡盘拆卸下来, 把夹具的法兰与车床头的法兰联接, 夹具法兰上的锥孔与车床主轴配合, 再把弯头零件装在夹具上, 这样可以保证机床、夹具、零件三者之间的同心度, 零件便能被夹紧、定位, 加工出零件的外圆弧、端面和内孔。

本夹具将加工零件放置于外框中, 再用弧型压板压紧, 在弧型压板上要用M12的螺栓来进行固定 (因为螺旋压紧机构结构简单, 夹紧力和夹紧行程都比较大) 。在车床的主轴法兰上, 夹具在设置时考虑到零件为铸造件, 需要进行微调, 特别增加了U型槽12, 防止在下批工件加工时, 安装夹具出现误差, 便于打表调整重复使用。

3.3 夹具使用注意点

在生产实际中, 要考虑工装旋转中心和机床主轴一致, 尽量用精基准作为定位基准:遵守基准同一原则:零件以外圆弧定位, 控制工件加工的垂直度与圆度, 一般可分为主要支承和辅助支撑。用来限制工件的自由度, 具有独立定位的作用。辅助支承用来加强工件的支承刚性, 不起限制工件自由度的作用。

3.4 工装夹具的优点

工装夹具具有如下优点:A、保证加工精度, 稳定加工质量;B、缩短装夹和调整时间, 提高劳动生产率;C、扩大机床的使用范围, 实现“一机多能”;D、改善工人的劳动条件, 降低生产成本。

3.5 定位误差的分析与计算

定位分析:定位误差产生的原因是工件在夹具中定位时, 工件的外形尺寸不一致, 导致零件内孔圆心与机床主轴线偏置造成的。误差用DW表示, 单位mm表示。

根据图2要求, 要保证工件在夹具中六个自由度, 因为夹具有三面互相垂直的外框平板, 两个互相垂直的圆弧定位板, 限制了工件在夹具中X、Y轴的转动自由度, 用弧型压板4加螺钉固紧, 限制了工件在夹具中X、Y、Z轴的移动自由度, 所以以上五个自由度可以忽略不计。因为工件 (铸造件) 和夹具定位元件均有制造误差, 所以一批工件在夹具中定位后的位置是不一样的, 即z轴的转动自由度 (也称为工件外径的圆跳动) 。

根据从工序允差中扣除定位误差后余下的允差部分大小, 来判断具体加工方法能否经济地保证精度要求。如图3所示工件装夹的定位误差分析图, 以直径为d1的外圆定位在夹具上。已知d1=Φ132.5±0.1mm, D1=Φ100±0.25mm。定位误差计算如下:基准位移误差:0.707Td、基准位移误差:DW=0.7×Td+0.5×TD=0.7×0.2+0.5×0.5=0.39 (mm) 计算所得定位误差=0.39mm<0.8mm。故此方案可行。

结语

本夹具的设计是完全符合实际生产要求。要使设计的夹具能保证工件的加工精度, 一方面要正确确定定位方法及定位元件, 使其尽量不违反六点定则;另一方面还应该进行有关误差的分析, 了解产生误差的原因, 进行判定所选择的定位方法及定位元件是否合理。夹具结构的组成, 应尽量采用各种标准件和通用件, 减少制造劳动量和降低费用, 装配和调试方便

参考文献

[1]徐鸿本.机床夹具设计手册[M].沈阳:辽宁科学出版社, 2004.

[2]王秀伦, 边文义, 张运祥.机床夹具设计[M].北京:中国铁道出版社, 1983.

[3]孟少农.机械加工工艺手册[M].北京:机械工业出版社, 1991.

锅炉送粉管道耐磨弯头的选型分析篇5

1 内衬陶瓷贴片耐磨产品

陶瓷管耐磨复合管道一种外壳为钢体, 内贴耐磨陶瓷片的复合管产品, 具有耐磨性能高、瓷管表面光滑、运行阻力小、不易结垢、安装灵活、加工方便、使用寿命长等特点, 且价格适中, 广泛用于各种有耐磨要求的大口径管道管件。

但是这种型式的耐磨产品也有其应用局限性, 我公司承建的越南海防一期2x300MW火电机组项目, 就曾发生严重的陶瓷贴片脱落事件。事件发生在2009年11月机组试运行期间。经检查发现, 几乎所有的送粉管道弯头均发生脱落, 陶瓷片脱落后堆积在无法前行的部位 (如管道上行部位) , 造成堵粉, 引起再次燃烧, 导致更大面积的脱落, 对机组调试造成了极大的影响, 包括工期损失和经济损失。参见下图,

而该机组同样采用陶瓷贴片耐磨型式的制粉管道弯头, 却运行情况良好, 未发生任何陶瓷贴片脱落情况。而且送粉管道耐磨弯头和制粉管道耐磨弯头出自相同厂家相同批次产品, 据此排除了产品质量问题。导致脱落的问题, 应该出在运行环境是否适用上。经现场各单位会商分析认为, 陶瓷粘贴所用胶水在设计风温下失效, 是造成陶瓷脱落的主要原因。根据西北电力设计院的设计, 送粉管道热一次风温最高可达到350℃左右, 实际运行温度, 根据调试单位的记录, 送粉管道温度在260-300℃左右, 最高接近350℃。而目前国内通常采用的胶粘式陶瓷贴片的无机胶水, 不宜在200℃以上温度长期运行。同时, 根据华东电力设计院《烟风煤粉管道零部件典型设计手册D-LD2000》规定, 互锁固防脱落陶瓷内衬的使用范围应小于300℃ (PAGE114) 。由此看出, 送粉管道弯头不宜采用内衬陶瓷贴片型式。

2 龟甲网衬里耐磨产品

龟甲网耐磨衬里是另一种电站项目广泛使用的耐磨型式。该产品是以金属为基体, 內焊龟甲网为骨架, 刚玉质高耐磨衬里材料为耐磨层的复合管道, 特别适合用于大口径高温耐磨管道, 主要特点是耐高温、耐磨损、耐腐蚀, 抗热冲击能力强, 机械加工性能好, -50℃~1500℃间使用无任何影响。越南的另一火电项目, 由上海电气承建的广宁电厂, 其机组送粉管道弯头即是采用的内衬龟甲网型式, 其使用运行一切正常, 无任何脱落现象。我公司经调查论证后, 将原设计为内衬陶瓷贴片的送粉管道耐磨弯头, 全部更换为龟甲网耐磨衬里的弯头。更换后正常运行至今, 未在发生异常情况。由此可以看出, 龟甲网耐磨衬里的耐磨型式, 完全适用于送粉管道弯头。

3 双金属复合耐磨产品

双金属复合耐磨管也是目前使用的较多的一种耐磨产品。该产品管道外层一般为碳钢, 内层为耐磨合金, 产品特点为良好的耐磨性, 优秀的抗冲击性能、金属结合性能、抗热震性能, 良好的耐热、耐腐蚀性能, 运输、安装、适用方便等。我公司使用的较多的是含铬15%~20%的高铬合金钢。如我公司承建的越南沿海一期火电项目、越南河静火电项目, 送粉管道弯头就是采用这种20%Cr的双金属耐磨型式, 使用情况较好。

4 结论

以上述及的三种耐磨型式, 即内衬陶瓷贴片、龟甲网衬里、双金属, 是我公司主要使用的耐磨型式。通过各项目实际使用的情况分析汇总, 有如下结论供参考:

(1) 内衬陶瓷贴片耐磨产品适用于200℃以下的低温运行环境中的大口径管道系统, 造价相对较低, 性价比高。

(2) 龟甲网衬里耐磨产品使用温度范围大, 最高能达到1500℃, 适用于高温环境的大口径管道系统, 但是价格较内衬陶瓷贴片产品要高, 因此建议在200℃以上环境中使用。

(3) 双金属耐磨产品适用于800℃以下环境, 对管道口径大小无要求, 适用范围更广, 但是其价格较龟甲网衬里产品要更高。

活动弯头篇6

在矿山、冶金、石油、化工等领域中有很多钣金构件。这些构件形状各异, 在制造时需先作出平面展开图, 然后进行裁剪、下料。展开图形正确与否对制件精确程度与质量起着重要作用, 较好的展开放样方法不仅能够提高工作效率和工件精度, 而且可以节省材料, 降低制造成本。

2 传统钣金放样

钣金件的展开放样, 传统的方法有图解法和计算法两种, 这两种放样方法, 对于简单的、精度要求不高的构件能很容易画出其平面展开图, 但对于比较复杂的、精度要求较高的构件, 虽然采用传统的方法也能作出其平面展开图, 但利用这种平面展开图制成的构件精度达不到要求, 甚至生产的构件要经修修补补才能达到要求。

3 Solid Works三维设计软件钣金放样

在计算机辅助设计飞速发展的今天, 对于复杂的、精度要求较高的构件的钣金放样, 只要弄清构件结构, 掌握一些设计技巧, 利用计算机借助Solid Works三维设计软件的造型功能, 就能很快对复杂的、精度要求较高的构件进行钣金展开放样。这种方法突破了传统的图解法、计算法两种模式, 其过程简单快捷、准确, 是一种新型的现代钣金放样方法。

4 渐缩弯头钣金放样的实践

在钢厂、矿山、电厂输送管道中经常使用渐缩弯头, 用来连接不同管径的管道。有很多渐缩弯头是采用钢板卷焊工艺制作, 这就需要采用钣金放样。本文以一种渐缩直角弯头为例进行钣金放样介绍, 其他的渐缩直角弯头可以参照此方法进行钣金放样。

本文根据本公司为某钢厂生产的较为复杂的六节渐缩直角弯头为例 (见图1) , 详细地介绍利用图解、计算、Solid Works软件设计相结合的钣金放样过程。

4.1 渐缩直角弯头参数

大端直径:D=480, R1=240;小端直径d=273, r=136.5;中心半径R=420;节数N=6。

4.2 有关尺寸计算

4.3 作图步骤

(1) 在以R=420为半径画1/4圆周上划分理论节数得O2、O3、O4、O5、O6。以O2、O3、O4、O5、O6为圆心渐缩半径R2、R3、R4、R5、R6画圆, 再从大小头直径端点分别引圆切线和公切线, 对应连接各切点得出弯头各节实际结合线。如图1所示。

(2) 从图1中可以看出, 如果将其中不相邻的三节调转180°后便可与另外三节组成一正截头圆锥台。如图2所示。

4.4 利用Solid Works软件进行钣金放样

(1) 利用Solid Works软件插入工具栏钣金命令中的基体法兰先作出截头圆锥台的草图, 然后再利用钣金命令中的放样折弯生成截头圆锥台的实体。如图3所示 (注:在草图绘制中, 准273和准480两个圆的同侧需开小缺口, 以便在放样后的实体中产生一条缝隙, 缝隙的面可作为后续展开的固定面) 。

(2) 根据图2中各节的交线, 作出相应的基准面。然后再以基准面为剪裁工具对截头圆锥台进行实体分割, 分割后产生6个实体。如图4所示。

(3) 逐个生成截头圆锥台分割所产生的6个实体, 用钣金命令中的展开对6个实体进行展开。然后将展开的实体从零件图转化为工程图 (比例设置为1∶1) , 最后将6个实体的工程图合并即可得到6节渐缩直角弯头的1/2钣金放样图。如图5所示。

(4) 由于钣金放样图为轴对称图, 所以只需将1/2的钣金放样图在打印机中按1∶1的比例输出。钣金工人只需要将图纸覆盖在钢板上进行划线、剪板。如果是尺寸较大的渐缩直角弯头不适合在打印机中按1∶1的比例输出, 我们可以在工程图中将钣金放样图按角度等分, 然后标出每节相应的长度。钣金工人只需在钢板上画出各点, 然后通过各点连成光滑曲线, 再按照曲线剪板即可 (如图6所示) 。

综上所述, 可以看出, 利用Solid Works软件对渐缩直角弯头类管件进行钣金放样简单快捷而且方便, 只要掌握简单的计算方法, 以及Solid Works软件钣金工具栏中的几个相关命令, 就能对零件进行钣金放样。不管管件的大小和节数, 只要参照上面的步骤操作, 均能快速、准确的进行钣金放样。相对于传统的纯作图和计算的放样方法, 该方法不但大大提高了钣金工人的工作效率, 而且准确程度也大大提高, 是值得推广的一种新的放样方法。

摘要：以实际使用的渐缩弯头生产制造过程中利用SolidWorks软件进行钣金放样的实例, 说明了渐缩弯头钣金放样的实践过程, 应用一定的设计技巧, 可达到准确、快速、方便、高效钣金放样的目的。

活动弯头篇7

弯管的流动现象十分复杂[1~3]。使用Solid Works/COSMOSFlo Works分析弯管内的流体动力学问题具有易用性和高效性。本文分析带弯头圆管的弯头曲率及半径对圆管轴线上水流速度大小的影响,可为选用和设计弯管提供参考。

1 圆管建模

1.1 管长计算

管径及总长一定时,为使圆管弯头段在其入口和出口段间光滑过渡,弯头段管轴线应为圆管入口和出口段轴线的连接圆弧,图1从右到左依次是圆管弯头段曲率θ(180°-圆管入口段与出口段轴线夹角)为135°、90°、45°时的示意图(取弯头曲率半径R=4r[3]、管半径r=10mm),管轴线A1E1F1B1=A2E2F2B2=A3E3F3B3=L出+L弯+L入(L出、L弯和L入分别为圆管出口段、弯头段和入口段长度),E1F1、E2F2、E3F3分别为A1E1与F1B1、A2E2与F2B2、A3E3与F3B3的连接圆弧。

θ为135°时,L弯=E1F1弧长=(135°/360°)*2πR=0.375*2π*(4r)=3πr,令L出=15r,L入=10r[1],则A1E1F1B1=15r+3πr+10r。同理,θ为90°和45°时,A2E2F2B2=L出+L弯+L入=(15 r+0.5πr)+2πr+(0.5πr+10r)、A3E3F3B3=L出+L弯+L入=(15r+πr)+πr+(πr+10r)。R分别为2r[2]、0(折管)时,同样可得A1E1F1B1、A2E2F2B2和A3E3F3B3见表1。

1.2 建模(以θ为135°、R=4r为例)

1)由表1得L出+L弯+L入=150+94+100(m m)。

2)扫描路径:(1)打开已安装插件COSMOSFloWorks(PE版)的Solid Works 2007;(2)[新建]—[零件]—选设计树之[前视基准面](默认[标准视图]按纽为[前视]);(3)单击[草图绘制]—[直线],自原点向左画线,终点处右击鼠标[转到圆弧]画圆弧,在“A=135°,40mm”处右单击,即满足L弯=94mm;(4)圆弧终点处单击[直线](圆弧显红色时为弧切线),利用[智能尺寸]使A1E1=L出为150mm、F1B1=L入为100mm;

3)扫描轮廓:选设计树之[右视基准面],转[标准视图]按纽[前视]为[右视]),原点处画同心圆,利用[智能尺寸]使管内外径分别为2*10mm、2*12mm(此处管壁厚2mm)。

4)扫描:选中2)、3)之路径和轮廓,单击[特征]—[扫描],即可完成带弯头圆管的建模。

5)为便于软件识别流体计算区域和施加边界条件,通过[拉伸]对圆管封口,为圆管入口和出口添加的“盖子”(厚1mm)。

2 仿真计算

2.1 COSMOSFlo Works性能

COSMOSFlo Works采用自适应直角网格,其控制方程为Navier—Stokes方程[4],湍流模型[5]采用标准k-ε双方程模型,在近壁区采用壁面函数的半经验公式,误差较大[6],可通过“Result resolution”设置提高网格质量改善其不足,但收敛条件高,占用机时长。COSMOSFlo Works对离散方程组的数值分析采用有限体积法中的SIMPLER方法,计算效率高。

2.2 弯管轴线上水流速度计算

1)借助[Flo Works]—[Project]—[Wizard]完成,各项目定义如下:

(1)采用SI(m-kg-s)单位制。

(2)初始条件[7]:分析类型为内流Internal,所用流体Liquids指定为水Water SP,Flow type为Turbulent only,壁面条件Wall Conditions指定为光滑绝热墙壁;湍流强度Turbulence intensity为3.5%(20℃,雷诺数),湍流长度Turbulence length为0.0014m。

(3)结果精度等级(3级)和几何分辨率采用默认条件。

(4)边界条件:入口边界条件Inlet Velocity取入口水流速为10m/s,选中完全发展的湍流Fully developed flow项,默认温度;出口边界条件Static Pressure为出口静压1atm(101325Pa)。

(5)求解目标:勾选Velocity(平均值)项并选中圆管轴线,如图2所示。

(6)单击[Flo Works]—[Solve]—[Run],进行计算。

2)计算结果:单击[Flo Works]—[Results]—[Goals…]—选中SG Av Velocity 1复选标记,Goal filter点选全部[All]—[OK],即以Excel形式给出求解目标的计算结果——轴线上水的流速。

3)按上述方法,同样可得其它工况下的XY图如图1所示。

图3圆管轴线水流速度(A、B、E、F各点参照图1)

2.3 结果分析

1)观察图3(c、f、i)(折管),θ减小(θ分别为135°、90°、45°),水流过折管(突弯管)轴线上“折”处后速度振荡(突升至Vmax又突降至Vmin)幅值(Vmax-Vmin)明显减小,见表2。

观察图3(a-i),各图速度曲线的光滑程度(考虑纵坐标值疏密不同影响)为:a>b>c、d>e>f、g>h>i;g>d>a、h>e>b、i>f>c。可见,图3(g)曲线的光滑程度最高,图3(c)则最低。

2)由表3,圆管总长一定、弯头段轴线中点重合时:(1)R一定时,θ减小,L弯减小,Vmid增大;(2)θ一定时,R减小(R/r依次为4、2、0),Vmid减小,且θ越小,Vmid减小幅度越小(θ=45°时,Vmid已趋向一定值——10.6m/s)。

验证:由魏斯巴赫经验公式[1]计算阻力系数ξ见表4,ξ同Vmid的变化趋势在数值上刚好相反,表3可信(表2、表3速度值从相应的XY图Plot Data中提取)。