水工藝設(shè)備理論基礎(chǔ)課件

第3章水工藝設(shè)備理論基礎(chǔ)3.1.1概述第3章水工藝設(shè)備理論基礎(chǔ)3.1.1概述1壓力容器基本組成壓力容器=內(nèi)件+外殼外殼一般包括筒體、封頭、密封裝置、開孔接管、支座和安全附件，其功能是提供能承受一定溫度和壓力的密閉空間。水工藝中使用的容器壁厚與直徑之比一般小于10，稱作薄壁容器壓力容器基本組成壓力容器=內(nèi)件+外殼2壓力容器基本組成筒體作用：提供工藝所需的承壓空間，是壓力容器最主要的受壓元件之一，其內(nèi)直徑和容積往往需由工藝計算確定。

需根據(jù)筒體的直徑、長度和壁厚，確定結(jié)構(gòu)形式。

直徑較大時，筒體可用鋼板在卷板機上卷成圓筒或用鋼板在水壓機上壓制成兩個半圓筒，再用焊縫將兩者焊接在一起，形成整圓筒。焊縫的方向和圓筒的縱向，即軸向平行，因此稱為縱向焊縫，簡稱縱焊縫。

筒體直徑較?。ㄒ话阈∮?00mm時），可用無縫鋼管制作，此時筒體上沒有縱焊縫。

當(dāng)容器較長時，由于鋼板幅面尺寸的限制，需要先用鋼板卷焊成若干段筒體（某一段筒體稱為一個筒節(jié)），再由兩個或兩個以上筒節(jié)組焊成所需長度的筒體。筒節(jié)與筒節(jié)之間、筒體與端部封頭之間的連接焊縫，由于其方向與筒體軸向垂直，因此稱為環(huán)向焊縫，簡稱環(huán)焊縫。

長度較短的容器可直接在一個圓筒的兩端連接封頭，構(gòu)成一個封閉的壓力空間，也就制成了一臺壓力容器外殼。壓力容器基本組成筒體3圓柱形筒體按其結(jié)構(gòu)可分為：單層式:

筒體的器壁在厚度方向是由一整體材料所構(gòu)成，即器壁只有一層（為防止內(nèi)部介質(zhì)腐蝕，襯上的防腐層不包括在內(nèi)）。

單層筒體按制造方式又分為單層卷焊式、整體鍛造式、鍛焊式等幾種。

組合式:

筒體的器壁在厚度方向是由兩層或兩層以上互不連續(xù)的材料構(gòu)成。

組合式筒體按結(jié)構(gòu)和制造方式又可分為多層式和纏繞式兩大類:圓柱形筒體按其結(jié)構(gòu)可分為：單層式:

筒體的器壁在厚度方向是4封頭根據(jù)幾何形狀的不同：凸形封頭：球形、球冠形、橢圓形、蝶形錐殼平蓋

容器不需開啟時，可把封頭和筒體焊接在一起，從而有效地保證密封，節(jié)省材料和減少加工制造的工作量。

對于因檢修或更換內(nèi)件的原因而需要多次開啟的容器，封頭和筒體的連接應(yīng)采用可拆式的，此時在封頭和筒體之間就必須要有一個密封裝置。

球形封頭橢圓封頭球冠形封頭平蓋封頭封頭根據(jù)幾何形狀的不同：球形封頭橢圓封頭球冠形封頭平蓋5密封裝置螺栓法蘭連接（簡稱法蘭連接）是一種應(yīng)用最廣的密封裝置，它的作用是通過螺栓連接，并通過擰緊螺栓使密封元件壓緊而保證密封。

法蘭按其所連接的部件分為容器法蘭和管道法蘭。密封裝置螺栓法蘭連接（簡稱法蘭連接）是一種應(yīng)用最廣的密封裝置6開孔與接管：由于工藝要求和檢修的需要，常在壓力容器的筒體或封頭上開設(shè)各種大小的孔或安裝接管，如人孔、手孔、視鏡孔、物料進出口接管，以及安裝壓力表、液面計、安全閥、測溫儀表等接管開孔。筒體或封頭上開孔后，開孔部位的強度被削弱，并使該處的應(yīng)力增大。這種削弱程度隨開孔直徑的增大而加大，因而容器應(yīng)盡量減少開孔的數(shù)量，尤其要避免開大孔。對容器已開設(shè)的孔，還應(yīng)進行開孔補強設(shè)計，以確保所需的強度。

開孔與接管：由于工藝要求和檢修的需要，常在壓力容器的筒體或封7支座：壓力容器靠支座支承并固定在基礎(chǔ)上。隨安裝位置不同，圓筒形容器支座分:

立式容器支座：腿式支座、支承式支座、耳式支座、裙式支座

臥式容器支座支座：壓力容器靠支座支承并固定在基礎(chǔ)上。隨安裝位置不同，圓筒8安全附件安全附件：連鎖裝置、警報裝置、計量裝、泄放裝置

壓力容器安全附件主要有：安全閥、爆破裝置、緊急切斷閥、安全聯(lián)鎖裝置、壓力表、液面計、測溫儀表等

安全附件安全附件：連鎖裝置、警報裝置、計量裝、泄放裝置

壓9壓力容器零部件間的焊接各部件間的連接大多需要經(jīng)過焊接，對焊接進行質(zhì)量控制是整個容器質(zhì)量保證體系中極為重要的一環(huán)。焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計涉及到接頭的形式（如對接、搭接、角接），以及接頭的坡口形式、幾何尺寸等。壓力容器零部件間的焊接各部件間的連接大多需要經(jīng)過焊接，對焊接103.1容器應(yīng)力理論3.1.1.1容器的結(jié)構(gòu)筒體(又稱筒身)、封頭(又稱端蓋)、法蘭、支座、進出管人孔(或手孔)、視鏡等組成3.1容器應(yīng)力理論3.1.1.1容器的結(jié)構(gòu)113.1.1.2容器的分類(1)按容器形狀分為1)方形或矩形容器：由平板焊成，制造簡單，便于布置和分格，但承壓能力差，故只用于小型常壓設(shè)備。2)球形容器由數(shù)塊球瓣板拼焊而成，承壓能力好且相同表面積時容器容積最大，但制作麻煩且不便于安置內(nèi)部構(gòu)件，故一般只用于承壓的貯罐。3)圓筒形容器這種容器由圓柱形簡體和各種形狀的封頭組成，制造較為容易，便于安裝各種內(nèi)部構(gòu)件，而且承壓性能較好，因此在水工藝中應(yīng)用最為廣泛。(2)按容器承壓情況分為1)常壓容器：這類容器僅僅承受容器內(nèi)介質(zhì)的靜壓力，一般不設(shè)上蓋。2)內(nèi)壓容器當(dāng)容器內(nèi)部介質(zhì)壓力大于外界壓力時稱為內(nèi)壓容器。這類容器不僅承受容器內(nèi)介質(zhì)的靜壓力，還需承受介質(zhì)工作壓力。按介質(zhì)工作壓力的大小，內(nèi)壓容器可分為低壓、中壓和高壓3)外壓容器當(dāng)容器內(nèi)介質(zhì)壓力小于外界壓力時，該容器稱作外壓容器。水工藝中用到的外壓容器很少。外壓容器設(shè)計時主要應(yīng)考慮穩(wěn)定問題。3.1.1.2容器的分類(1)按容器形狀分為123.1.1.2容器的分類(3)按容器材料分為1)金屬容器常用于容器制作的金屬材料是低碳鋼和普通低合金鋼。當(dāng)介質(zhì)腐蝕性較大時可使用不銹鋼、不銹復(fù)合鋼板或鋁制容器?！?)非金屬容器常用于制作容器的非金屬材料有聚氯乙烯、玻璃鋼、陶瓷、木材、橡膠等。非金屬材料可以獨立制作容器，也可以作為容器的部分構(gòu)件和襯里。(4)按容器內(nèi)有無填料分為1)無填料容器各種貯槽、貯罐以及部分反應(yīng)器如氣浮器、活性污泥氧化器屬于此類。2)填料容器很多容器，因為工藝的要求在容器內(nèi)放置了各種不同的填料，如壓濾器、吸附塔、離子交換柱等。這類容器和它里邊放置的填料構(gòu)成了填料容器。3.1.1.2容器的分類(3)按容器材料分為133.1.1.3容器設(shè)計的基本要求(1)工藝要求容器的總體尺寸、接口管的數(shù)目與位置、介質(zhì)的工作壓力，填料的種類、規(guī)格、厚度等一般是根據(jù)工藝生產(chǎn)的要求通過工藝設(shè)計計算及生產(chǎn)經(jīng)驗決定。(2)機械設(shè)計的要求1)強度

強度是容器抵抗外力而不破壞的能力，容器需保證具有足夠的強度。2)剛度剛度是容器抵抗外力使其不發(fā)生變形的能力。容器必須具有足夠的剛度，以防止在外力作用下容器產(chǎn)生不允許的變形。3)穩(wěn)定性穩(wěn)定性是容器或容器構(gòu)件在外力作用下維持其原有形狀的能力。以防止在外力作用下容器被壓癟或出現(xiàn)折皺。4)嚴(yán)密性容器必須具有足夠的嚴(yán)密性，特別是承壓容器和貯存、處理有毒介質(zhì)的容器應(yīng)具有良好嚴(yán)密性。5)抗腐蝕性和抗沖刷性容器的材料及其構(gòu)件和填充的填料要能有效的抵抗介質(zhì)的腐蝕和水流的沖刷，以保持容器具有較長的使用年限。6)經(jīng)濟方面的要求在保證容器工藝要求和機械設(shè)計要求的基礎(chǔ)上，應(yīng)選擇較為便宜的材料以降低制作成本。7)制作、安裝、運輸及維修均應(yīng)方便3.1.1.3容器設(shè)計的基本要求(1)工藝要求143.1.2回轉(zhuǎn)曲面與回轉(zhuǎn)薄殼回轉(zhuǎn)曲面：以一條直線或平面曲線作母線，繞其同平面的軸線(即回轉(zhuǎn)軸)旋轉(zhuǎn)一周就形成了回轉(zhuǎn)曲面。以回轉(zhuǎn)曲面作為中間面的殼體稱作回轉(zhuǎn)殼體。內(nèi)外表面之間的法向距離稱為殼體厚度。對于薄殼，常用中間面來代替殼體的幾何特性。3.1.2回轉(zhuǎn)曲面與回轉(zhuǎn)薄殼回轉(zhuǎn)曲面：以一條直線或平面曲153.1.2回轉(zhuǎn)曲面與回轉(zhuǎn)薄殼回轉(zhuǎn)薄殼：中間面是由一條平面曲線或直線繞同平面內(nèi)的軸線回轉(zhuǎn)而成。

母線：繞軸線（回轉(zhuǎn)軸）回轉(zhuǎn)形成中面的平面曲線。

極點：中間面與回轉(zhuǎn)軸的交點。

經(jīng)線平面：通過回轉(zhuǎn)軸的平面。

經(jīng)線：經(jīng)線平面與中間面的交線。

平行圓：垂直于回轉(zhuǎn)軸的平面與中間面的交線稱為平行圓。

中間面法線：過中間面上的點且垂直于中間面的直線，法線必與回轉(zhuǎn)軸相交3.1.2回轉(zhuǎn)曲面與回轉(zhuǎn)薄殼回轉(zhuǎn)薄殼：中間面是由一條平面163.1.2回轉(zhuǎn)曲面與回轉(zhuǎn)薄殼第一主曲率半徑R1：經(jīng)線上點的曲率半徑。第二主曲率半徑R2：垂直于經(jīng)線的平面與中間面交線上點的曲率半徑。等于考察點B到該點法線與回轉(zhuǎn)軸交點K2之間長度（K2B）

平行圓半徑r：平行圓半徑。緯線：平行圓就是回轉(zhuǎn)曲面的緯線

同一點的第一與第二主曲率半徑都在該點的法線上。3.1.2回轉(zhuǎn)曲面與回轉(zhuǎn)薄殼第一主曲率半徑R1：經(jīng)線上點173.1.3回轉(zhuǎn)薄殼的薄膜應(yīng)力回轉(zhuǎn)薄殼承受內(nèi)壓后，在經(jīng)線方向和緯線方向都要產(chǎn)生伸長變形，所以，在經(jīng)線方向?qū)a(chǎn)生經(jīng)向應(yīng)力σm，在緯線方向會產(chǎn)生環(huán)向應(yīng)力σθ。由于軸對稱，故同一緯線上各點的經(jīng)向應(yīng)力σm和環(huán)向應(yīng)力σθ均相等。由于水工藝所涉及的殼體基本為薄殼，可以認為，σm、σθ在殼壁厚度上均勻分布3.1.3回轉(zhuǎn)薄殼的薄膜應(yīng)力回轉(zhuǎn)薄殼承受內(nèi)壓后，在經(jīng)線方18經(jīng)向薄膜及環(huán)向薄膜應(yīng)力ρ1、ρ2：殼體第一、第二曲率半徑，s1、s２-殼體的經(jīng)向、周向應(yīng)力，MPa；δ：殼體的厚度，mm；P：殼體所受介質(zhì)的壓力，MPa。

經(jīng)向薄膜及環(huán)向薄膜應(yīng)力ρ1、ρ2：殼體第一、第二曲率半徑193.1.4內(nèi)壓薄壁容器的應(yīng)力1.圓筒形殼體

圓筒殼的第一曲率半徑ρ1=∞，第二曲率半徑ρ2=D/2，殼體壁厚為δ，中間面直徑為D，介質(zhì)對殼體的內(nèi)壓力為P時，其經(jīng)向薄膜應(yīng)力與環(huán)向薄膜應(yīng)力為：可以看出圓柱殼上的環(huán)向應(yīng)力比經(jīng)向應(yīng)力大一倍。同時，可以看出圓柱殼的D/δ值越大，在一定的壓力作用下所產(chǎn)生的應(yīng)力越大。因此，決定圓柱殼承壓能力大小是中徑與殼體壁厚之比，而不是壁厚的絕對數(shù)值3.1.4內(nèi)壓薄壁容器的應(yīng)力1.圓筒形殼體可以看出圓柱殼203.1.4.2球殼的薄膜應(yīng)力球殼的母線為半徑為R的半圓周，其殼體上的任一點的ρ1、ρ2均相等，且都等于球殼的中間面半徑。球殼上各點的應(yīng)力相等，而且σm和σθ也相等。球殼上的薄膜應(yīng)力只有同直徑同壁厚圓柱殼的環(huán)向應(yīng)力的一半。3.1.4.2球殼的薄膜應(yīng)力球殼的母線為半徑為R的半圓周213.1.4.3橢球殼水工程中常用橢球殼的一半作為容器的封頭，它是由四分之一橢圓曲線繞回轉(zhuǎn)軸Oy旋轉(zhuǎn)而形成的。半橢球殼上各點的σm，σθ3.1.4.3橢球殼水工程中常用橢球殼的一半作為容器的封223.1.4.3橢球殼1.橢球殼上各點的應(yīng)力是不等的，它與各點的坐標(biāo)(x，y)有關(guān)。2.橢球殼上應(yīng)力的大小及其分布情況與橢球的長軸與短軸之比a／b有關(guān)。a／b值增大時，橢球殼上的最大應(yīng)力將增大，而當(dāng)a／b＝1時，橢球殼即變?yōu)榍驓?.水工藝設(shè)備用半個橢球做為容器的端蓋時，為便于沖壓制造和降低容器高度，封頭的深度淺一些較好，但a／b的增大將導(dǎo)致應(yīng)力的增大，故橢球封頭的a／b不應(yīng)超過2。4.當(dāng)a／b<2時，半橢球封頭的最大膜應(yīng)力產(chǎn)生于半橢球的頂點，即x＝0，y＝b處，其值為3.1.4.3橢球殼1.橢球殼上各點的應(yīng)力是不等的，它與233.1.4.4錐形殼錐形殼一般用于容器的封頭或變徑段，錐形殼的薄膜應(yīng)力P——介質(zhì)的內(nèi)壓力；α——錐殼的半頂角；δ——錐殼的壁厚；r——計算點所在平行圓的半徑，即該點距回轉(zhuǎn)軸的距離3.1.4.4錐形殼錐形殼一般用于容器的封頭或變徑段，錐243.1.4.4錐形殼隨著半錐角的增大殼體的應(yīng)力將變大，所以在承壓容器中太大的錐角是不宜采用。錐形殼中最大應(yīng)力產(chǎn)生于大端，其值分別為3.1.4.4錐形殼隨著半錐角的增大殼體的應(yīng)力將變大，所253.1.5壓力容器的強度計算3.1.5.1壓力容器與常壓容器受勞動部頒發(fā)的《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》(簡稱《容規(guī)》)管理的壓力容器必須同時滿足以下三個條件：1.最高工作壓力pw≥0.1MPa(不含液體靜壓力)。2.容器內(nèi)徑D1≥150mm，且容積V≥25L。3.介質(zhì)為氣體、液化氣體或最高工作溫度高于等于標(biāo)準(zhǔn)沸點的液體。在水工藝設(shè)備中，使用最多的是充滿常溫水的壓力容器。嚴(yán)格地講，這些容器不屬于《容規(guī)》監(jiān)察的壓力容器。但是若水的壓力較高，器壁也會產(chǎn)生較大的應(yīng)力，這種容器的壁厚仍然與受《容規(guī)》監(jiān)察的容器一樣按強度計算確定。常壓容器的壁厚一般按剛度及制造要求來確定。3.1.5壓力容器的強度計算3.1.5.1壓力容器與263.1.5.2內(nèi)壓圓筒壁厚的確定(1)理論計算壁厚和設(shè)計厚度中徑為D，壁厚為δ的圓筒體，在承受介質(zhì)的內(nèi)壓為p時，其經(jīng)向薄膜應(yīng)力和環(huán)向薄膜應(yīng)力分別是3.1.5.2內(nèi)壓圓筒壁厚的確定(1)理論計算壁厚和設(shè)計273.1.5.2內(nèi)壓圓筒壁厚的確定環(huán)向薄膜應(yīng)力是經(jīng)向薄膜應(yīng)力的兩倍，若鋼板在設(shè)計溫度下的許用應(yīng)力為[σ]按薄膜應(yīng)力條件，考慮焊縫強度、內(nèi)徑等等3.1.5.2內(nèi)壓圓筒壁厚的確定環(huán)向薄膜應(yīng)力是經(jīng)向薄膜應(yīng)283.1.5.2內(nèi)壓圓筒壁厚的確定若容器的設(shè)計使用壽命為n年，介質(zhì)對容器壁的年腐蝕量為λmm／年，則在容器的使用過程中，器壁因腐蝕而減薄的總量稱作腐蝕裕量，其值為C1＝nλ，腐蝕裕量應(yīng)包括在容器的壁厚之中。計算厚度與腐蝕裕量之和稱作設(shè)計厚度，用δd表示。δd=δ+C13.1.5.2內(nèi)壓圓筒壁厚的確定若容器的設(shè)計使用壽命為n29(2)圓筒壁的名義厚度由于鋼板的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了一定量的允許正、負偏差值，故鋼板的實際厚度可能小于標(biāo)注的名義厚度。故在容器壁的厚度應(yīng)加上鋼板的負偏差C2另外，計算得出的鋼板厚度一般不會恰恰等于鋼板的規(guī)格厚度，故需將計算厚度向上調(diào)整使其符合鋼板的規(guī)格厚度，此調(diào)整值稱為圓整值Δ，其值不應(yīng)大于1至2mm。將鋼板的設(shè)計厚度加上鋼板的負偏差并向上圓整至鋼板的規(guī)格厚度得出容器壁的名義厚度，用δn表示，即(2)圓筒壁的名義厚度由于鋼板的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了一定量的允許30(3)圓筒的有效厚度負偏差C2可能在一開始就根本不存在，鋼板的腐蝕裕量C1會隨著容器使用而逐漸減小直至為零，而只有器壁的計算厚度δ和圓整值Δ在整個使用過程中一直存在，并起抵抗介質(zhì)壓力的作用。我們把δ和Δ之和稱作容器壁的有效厚度δe即容器的設(shè)計壓力P，鋼板在設(shè)計溫度下的許用應(yīng)力[σ]、焊縫系數(shù)φ、鋼板或鋼管的負偏差C以及圓整值Δ均可按有關(guān)設(shè)計規(guī)范和設(shè)計手冊選用。(3)圓筒的有效厚度負偏差C2可能在一開始就根本不存在，鋼板313.1.5.3容器壁的最小厚度δmin當(dāng)容器的設(shè)計壓力較低時，由強度計算確定的容器壁的厚度不能滿足容器制造、運輸和安裝等方面的要求，因此對圓筒的最小壁厚作了規(guī)定，用δmin表示。應(yīng)當(dāng)注意的是，規(guī)定的最小厚度內(nèi)并不包括腐蝕裕量C1。即器壁圓筒的名義厚度δn(選用鋼板的標(biāo)注厚度)應(yīng)等于或大于下述的最小厚度δmin和腐蝕裕量C1之和，但當(dāng)δmin－δ>鋼板負偏差時，可以將C2包括在δmin之內(nèi)。筒體的最小壁厚的規(guī)定如下3.1.5.3容器壁的最小厚度δmin當(dāng)容器的設(shè)計壓力較323.1.5.3容器壁的最小厚度δmin3.1.5.3容器壁的最小厚度δmin33名義厚度的確定流程名義厚度的確定流程343.1.6平板的彎曲應(yīng)力應(yīng)當(dāng)指出，在承受內(nèi)壓時容器壁會發(fā)生彎曲，從而產(chǎn)生彎曲應(yīng)力，不過彎曲應(yīng)力實際上是很小的，遠遠小于薄膜應(yīng)力。所以按薄膜應(yīng)力理論進行內(nèi)壓薄膜容器的筒體的設(shè)計和計算是安全的但是，容器的封頭和矩形壓力容器在內(nèi)壓作用下，將產(chǎn)生很大的彎曲應(yīng)力，不能僅僅依靠薄膜應(yīng)力理論來進行它們的設(shè)計和計算3.1.6平板的彎曲應(yīng)力應(yīng)當(dāng)指出，在承受內(nèi)壓時容器壁會發(fā)35最大彎曲應(yīng)力Mσmax周邊簡支、承受均布載荷的圓平鋼板，最大彎曲應(yīng)力產(chǎn)生于圓板中心處的上下表面處，其值為：最大彎曲應(yīng)力Mσmax周邊簡支、承受均布載荷的圓平鋼板，最大36最大彎曲應(yīng)力Mσmax周邊固定，承受局部荷載時，圓平板的最大彎曲應(yīng)力出現(xiàn)在板的四周的上下表面處，對于鋼板其值為：最大彎曲應(yīng)力Mσmax周邊固定，承受局部荷載時，圓平板的最大37彎曲應(yīng)力與薄膜應(yīng)力的比較彎曲應(yīng)力與薄膜應(yīng)力的比較383.1.7壓力容器引起的二次應(yīng)力一次應(yīng)力：由外載引起的正應(yīng)力和切應(yīng)力，又稱為基本應(yīng)力。外載包括容器及其附件的自重，內(nèi)壓和外壓、外力(風(fēng)載荷、地震載荷等)和外加力矩(接管力矩)等。一次應(yīng)力的特征：能滿足外力、內(nèi)力和彎矩的平衡要求，即容器在載荷作用下，為保持容器各部分平衡所需要的力。它不能靠本身達到的屈服極限來限制其大小屬于這種應(yīng)力的有薄壁圓筒體或球殼等由于壓力產(chǎn)生的總體薄膜應(yīng)力，平端蓋中央部分由于壓力產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力。3.1.7壓力容器引起的二次應(yīng)力一次應(yīng)力：由外載引起的正應(yīng)力39二次應(yīng)力二次應(yīng)力：我們把由于相互連接的零部件各自欲發(fā)生變形而受到對方限制引起的應(yīng)力稱作二次應(yīng)力邊界應(yīng)力：由于封頭和筒身連接在一起，二者的變形將相互受到對方的限制，這種相互制約必導(dǎo)致產(chǎn)生一組大小相等，方向相反的內(nèi)力系，由此而發(fā)生于兩個部件連接處的應(yīng)力稱為邊界應(yīng)力二次應(yīng)力二次應(yīng)力：我們把由于相互連接的零部件各自欲發(fā)生變形403.1.8內(nèi)壓封頭設(shè)計封頭可分為三類第一是凸形封頭半球形封頭半橢球形封頭帶折邊球形封頭無折邊球形封頭四種第二是錐形封頭無折邊錐形封頭帶折邊錐形封頭兩種第三類為平板形封頭對于凸形封頭和錐形封頭，它們的強度計算均以薄膜應(yīng)力理論為基礎(chǔ)，對于平板形封頭的強度計算則應(yīng)以平板彎曲理論為依據(jù)3.1.8內(nèi)壓封頭設(shè)計封頭可分為三類對于凸形封頭和錐形封413.1.8.1半球形封頭半球形封頭是由半個球殼構(gòu)成。直徑較小的半球形封頭可以整體熱壓成形。直徑很大的則采用分瓣沖壓后焊接組合的制造工藝。球殼的環(huán)向薄膜應(yīng)力與經(jīng)向薄膜應(yīng)力相等，其值為σm=σθ=pD/4δ所以封頭的許用應(yīng)力、理論厚度：3.1.8.1半球形封頭半球形封頭是由半個球殼構(gòu)成。直徑423.1.8.2半橢球形封頭半橢球形封頭的母線是四分之一的橢圓線和平行于回轉(zhuǎn)軸的短線光滑連接而成的，因此這種封頭實際上是由半個橢球和一個高度為h0的圓柱筒節(jié)(即封頭的直邊部分)構(gòu)成半橢球形封頭可以減小容器的高度，但力學(xué)特性不如半球形封頭。半橢球封頭圓筒h0可以按下表選用3.1.8.2半橢球形封頭半橢球形封頭的母線是四分之一的433.1.8.2半橢球形封頭3.1.8.2半橢球形封頭443.1.8.3碟形封頭如圖所示，碟形封頭的母線OABC由三段曲線光滑連接而成，其中OA為半徑為R的大圓弧，AB為半徑為r的小圓弧，BC為平行于回轉(zhuǎn)軸的短直線。以碟形封頭的中央部分是一個球面，其四周是一個半徑為r的環(huán)狀殼體，稱為封頭的折邊，折邊下邊是一個圓柱形短節(jié)，稱作封頭的直邊，碟形封頭又稱作帶折邊的球形封頭。碟形封頭球面部分的內(nèi)徑R1可取等于封頭內(nèi)直徑D1或0.9D1，直邊高度h0與標(biāo)準(zhǔn)橢球封頭的直邊相同，折邊半徑r越小，則封頭的曲面深度將越淺，通常取折邊的內(nèi)半徑r＝(0.15～0.20)R13.1.8.3碟形封頭如圖所示，碟形封頭的母線OABC由453.1.8.3碟形封頭球面的曲率變化很小，彎曲應(yīng)力很小，而其一次薄膜應(yīng)力可按球殼的應(yīng)力公式計算在內(nèi)壓作用下，封頭的折邊部分會產(chǎn)生較大的曲率變化，因此在折邊部分除存在薄膜應(yīng)力外還存在較大的彎曲應(yīng)力。其總應(yīng)力將高于球面內(nèi)的應(yīng)力，所以蹀形封頭的壁厚：3.1.8.3碟形封頭球面的曲率變化很小，彎曲應(yīng)力很小，463.1.8.4無折邊球形封頭如圖，無折邊球形封頭為一內(nèi)半徑為R1的球面，它直接焊接在圓柱形的器壁上，這樣可以降低封頭的曲面高度。無折邊封頭既可以用作容器的端封頭，也可以作為容器內(nèi)兩個相鄰承壓空間的隔板。無折邊球形封頭與圓柱形筒體的連接處存在著較大的邊界應(yīng)力，按薄膜應(yīng)力條件確定的封頭厚度將不能滿足邊界應(yīng)力的要求。3.1.8.4無折邊球形封頭如圖，無折邊球形封頭為一內(nèi)473.1.8.4無折邊球形封頭解決的辦法是在以薄膜應(yīng)力條件確定的封頭厚度上乘以一個大于1的系數(shù)Q0，Q0的值可查閱有關(guān)規(guī)范和手冊。同時需要注意的是邊界應(yīng)力不僅作用于封頭，而且也作用于與封頭連接處附近的筒壁，故這部分筒壁的厚度應(yīng)加厚至封頭的厚度，筒壁加厚的高度應(yīng)不小于3.1.8.4無折邊球形封頭解決的辦法是在以薄膜應(yīng)力條483.1.8.5錐形封頭錐形封頭常用于立式容器的底部以便于卸出物料，分為不帶折邊的和帶折邊的兩種。不帶折邊的錐形封頭其半錐角α≤30o，帶折邊的錐形封頭，其半錐角α≤60o，折邊半徑r不能小于0.1D1，直邊高度與橢球形封頭的規(guī)定相同。3.1.8.5錐形封頭錐形封頭常用于立式容器的底部以便于493.1.8.6平板形封頭圓形平板作為容器的封頭而承受介質(zhì)的壓力時，將處于受彎的不利狀態(tài)，它的壁厚將比簡體壁厚大很多。同時平板形封頭還會對筒體造成較大的邊界應(yīng)力。因此，承壓設(shè)備一般不采用平板封頭，僅在壓力容器的人孔、手孔處等才采用平板。周邊固定和周邊簡支的圓形平板承受勻布荷載時，封頭厚度可以由以下條件導(dǎo)出3.1.8.6平板形封頭圓形平板作為容器的封頭而承受介503.2機械傳動理論3.2.1機械傳動概述機械:機器和機構(gòu)的總稱。在國防、科技、國民生產(chǎn)的各個領(lǐng)域以及日常生活中都有著極其廣泛的應(yīng)用。機械化生產(chǎn)的水平高低是衡量一個國家技術(shù)水平和現(xiàn)代化程度的重要標(biāo)志。3.2.1.1機構(gòu)機構(gòu)是由多種實物(如齒輪、螺絲、連桿、葉片等機械零件)組合而成，各實物間具有確定的相對運動(如水泵的葉片與外殼間，內(nèi)燃機的活塞與氣缸間等)。組成機構(gòu)的各相對運動的部分稱為構(gòu)件。3.2機械傳動理論3.2.1機械傳動概述513.2.1.2機器機器:根據(jù)某種使用要求而設(shè)計制造的一種能執(zhí)行某種機械運動的裝置機器依其復(fù)雜程度可以由多種機構(gòu)組合而成，而簡單的機器也可以只包含一種機構(gòu)，如電動機、水泵等。常用機構(gòu):齒輪機構(gòu)、連桿機構(gòu)、凸輪機構(gòu)等。3.2.1.2機器機器:根據(jù)某種使用要求而設(shè)計制造的一52水工藝設(shè)備理論基礎(chǔ)課件53水工藝設(shè)備理論基礎(chǔ)課件543.2.2機械傳動的主要方式齒輪傳動，帶傳動，鏈傳動3.2.2.1齒輪傳動一、齒輪傳動概述齒輪機構(gòu)是各種機構(gòu)中應(yīng)用最為廣泛的一種傳動機構(gòu)。它可用來傳遞空間任意兩軸間的運動和動力優(yōu)點：首先齒輪傳動具有較高的傳動效率，這對于大功率傳動是很重要的特點，使機械傳動減少大量的能量損失。齒輪傳動承載能力大，與其他傳動形式相比，在傳遞同樣載荷的前提下，具有較小的體積，具有較高的使用壽命，甚至無限壽命。齒輪傳動的瞬時傳動比（鏈傳動相比）和平均傳動比（帶傳動相比）都較穩(wěn)定，具有較高的傳動精度。

使用壽命長、工作安全可靠等。缺點：齒輪傳動的主要缺點是對傳動零件及相關(guān)的零件提出較高的制造，安裝，調(diào)整的要求，另外齒輪傳動不適合于遠距離傳動（與帶傳動和鏈傳動相比）3.2.2機械傳動的主要方式齒輪傳動，帶傳動，鏈傳動553.2.2機械傳動的主要方式類型：傳動比(i12＝ω1/ω2)是否恒定，可將齒輪機構(gòu)分為兩大類。1)定傳動比(即i12＝常數(shù))傳動的齒輪機構(gòu)因為在這種齒輪機構(gòu)中的齒輪都是圓形的(如圓柱形和圓錐形等)，所以又稱為圓形齒輪機構(gòu)。2)變傳動比(即按一定的規(guī)律變化)傳動的齒輪機構(gòu)因為在這種齒輪機構(gòu)中的齒輪一般是非圓形的，所以又稱為非圓齒輪機構(gòu)。按工作條件齒輪傳動分兩種形式

開式傳動：齒輪外露，易進入灰塵、雜質(zhì)，磨損嚴(yán)重，潤滑差，對安全操作不利，適用低速場合。例水泥攪拌等設(shè)備。

閉式傳動：封閉在剛性的箱體內(nèi)，潤滑良好，精度高，防護條件好。例機床、減速器等。兩輪的相對運動平面齒輪機構(gòu)空間齒輪機構(gòu)在各種齒輪機械中應(yīng)用最廣泛的是圓形齒輪機構(gòu)，它可以保證傳動比恒定不變，使機械運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，以滿足現(xiàn)代機械日益向高速重載方向發(fā)展的需要。而非圓齒輪機構(gòu)則用于一些具有特殊要求的機械中，例如在某些流量計中常用卵形齒輪3.2.2機械傳動的主要方式類型：561.平面齒輪機構(gòu)1）直齒圓柱齒輪機構(gòu)(直齒輪)

齒廓曲面母線與齒輪軸線平行。

a.外嚙合齒輪機構(gòu)

齒排在圓柱體的外側(cè)，兩齒輪轉(zhuǎn)向相反。

b.內(nèi)嚙合齒輪機構(gòu)

齒排在空心圓柱體的內(nèi)表面，兩齒輪轉(zhuǎn)向

相同。

c.齒輪齒條機構(gòu)

一個齒輪的齒排在平板上。1.平面齒輪機構(gòu)1）直齒圓柱齒輪機構(gòu)(直齒輪)57水工藝設(shè)備理論基礎(chǔ)課件582）斜齒圓柱齒輪機構(gòu)（斜齒輪）齒廓曲面的母線與齒輪軸線傾斜一個角度。種類：外嚙合、內(nèi)嚙合、齒輪齒條機構(gòu)3）人字齒輪傳動

2）斜齒圓柱齒輪機構(gòu)（斜齒輪）齒廓曲面的母線與齒輪軸線傾斜592.空間齒輪機構(gòu)兩齒輪軸線在空間不平行，兩輪之間的運動為空間運動。1）圓錐齒輪機構(gòu)a.直齒(兩軸線相交)。b.曲齒(兩軸線垂直相交或垂直交錯)。C.斜齒2.空間齒輪機構(gòu)兩齒輪軸線在空間不平行，兩輪之間的運動為602）螺旋齒輪機構(gòu)(交錯齒輪機構(gòu))3）蝸輪蝸桿機構(gòu)(兩軸線垂直交錯)2）螺旋齒輪機構(gòu)(交錯齒輪機構(gòu))61二、漸開線標(biāo)準(zhǔn)齒輪各部分名稱和尺寸1)齒頂圓：以齒輪的軸心為圓心，通過齒輪各輪齒頂端所作的圓稱為齒頂圓。其直徑和半徑分別以da和ra表示。2)齒根圓：以齒輪的軸心為圓心，通過齒輪各齒槽底部所作的圓稱為齒根圓。其直徑和半徑分別以df和rf表示。3)齒厚：沿任意圓周所量得的輪齒上的弧線厚度稱為該圓周上的齒厚，以sk表示。二、漸開線標(biāo)準(zhǔn)齒輪各部分名稱和尺寸1)齒頂圓：以齒輪的軸心62二、漸開線標(biāo)準(zhǔn)齒輪各部分名稱和尺寸4)齒槽寬：相鄰兩輪齒之間的齒槽沿任意圓周所量的弧線寬度，稱為該圓周上的齒槽寬，以ek表示?！?)齒距沿任意圓周所量得的相鄰兩齒上同側(cè)齒廓之間的弧長稱為該圓上的齒距，以pk表示。在同一圓周上，齒距等于齒厚與齒槽寬之和，6)分度圓為了便于齒輪各部分尺寸的計算，在齒輪上選擇一個圓作為計算的基準(zhǔn)，其上的齒厚與齒槽寬相等，稱該圓為齒輪的分度圓。其直徑、半徑、齒厚、齒槽寬和齒距分別以d、r、s、e和p表示，即e＝s，且p＝s+e二、漸開線標(biāo)準(zhǔn)齒輪各部分名稱和尺寸4)齒槽寬：相鄰兩輪齒之間63二、漸開線標(biāo)準(zhǔn)齒輪各部分名稱和尺寸7)齒頂高:介于分度圓與齒頂圓之間的輪齒部分稱為齒頂，其徑向高度稱為齒頂高，以ha表示。8)齒根高介于分度圓與齒根圓之間的輪齒部分稱為齒根，其徑向高度稱為齒根高，以hf表示·。9)齒全高齒頂圓與齒根圓之間的徑向距離，即齒頂高與齒根高之和稱為齒全高，以h表示，則h＝ha+hf二、漸開線標(biāo)準(zhǔn)齒輪各部分名稱和尺寸7)齒頂高:介于分度圓與齒64三、漸開線標(biāo)準(zhǔn)齒輪的基本參數(shù)1)齒數(shù)在齒輪整個圓周上輪齒的總數(shù)稱為齒數(shù)，用z表示。2)模數(shù)為了便于計算、制造和檢驗，將比值p（齒距）／π人為地規(guī)定為一些簡單的數(shù)值，并把這個比值叫做模數(shù)，以m表示，即令m＝p（齒距）／π，其單位為mm，于是得d＝zm。模數(shù)是決定齒輪尺寸的一個基本參數(shù)。齒數(shù)相同的齒輪，模數(shù)大，則其尺寸也大。為了便于制造、檢驗和互換使用，齒輪的模數(shù)值已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化了。只有模數(shù)相同的齒輪，才具有相同齒形，才能相互嚙合。三、漸開線標(biāo)準(zhǔn)齒輪的基本參數(shù)1)齒數(shù)在齒輪整個圓周上輪齒65三、漸開線標(biāo)準(zhǔn)齒輪的基本參數(shù)3)傳動比相互嚙合兩齒輪的角速度之比，用i12來表示，i12＝ω1／ω

2＝z1／z2圓形齒輪傳動比恒定。4)齒輪傳動的主要失效形式齒輪的失效形式主要有以下5種：齒輪折斷、齒面點蝕、齒面膠合、齒面磨損、齒面塑性變形三、漸開線標(biāo)準(zhǔn)齒輪的基本參數(shù)3)傳動比相互嚙合兩齒輪的角66輪齒折斷

一般發(fā)生在輪齒根部

原因：齒根彎曲應(yīng)力大；齒根應(yīng)力集中

解決措施：

增大齒根圓角半徑；

正變位，增大模數(shù)；

增大壓力角；

強化處理：噴丸、滾壓處理；

材料選用低碳合金鋼，滲碳淬火。

斷裂的兩種形式a.過載折斷b.疲勞斷裂（輪齒彎曲應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力，r＝0）直齒輪：整體折斷；斜齒輪：局部折斷。

輪齒折斷

一般發(fā)生在輪齒根部

原因：67齒面點蝕原因：輪齒在節(jié)圓附近一對齒受力，載荷大滑動速度低形成油膜條件差；產(chǎn)生了接觸疲勞。

現(xiàn)象：小裂紋-擴展-脫落-凹坑。齒面點蝕原因：輪齒在節(jié)圓附近一對齒受力，載荷大68齒面點蝕

點蝕是在交變的接觸應(yīng)力作用下，齒面接觸應(yīng)力超出材料的接觸疲勞極限，在載荷的多次重復(fù)作用下，齒面表層就會產(chǎn)生細致的疲勞裂紋，裂紋蔓延擴展，在齒面上出現(xiàn)局部材料脫落，形成麻點的失效形式，特別是在齒面硬度低于350HBS的閉式軟齒面齒輪，更表現(xiàn)為主要的失效形式。

這種麻點出現(xiàn)后，齒面上的局部接觸應(yīng)力加大，更加劇了點蝕的發(fā)生和擴展，引起傳動噪聲加大，傳動精度降低。齒面點蝕

點蝕是在交變的接觸應(yīng)力作用下，齒面接觸應(yīng)力超出材料69齒面點蝕解決措施：

提高材料的硬度；加強潤滑，提高油的粘度被動輪齒面上受到的滑動摩擦力方向指向節(jié)圓，主動輪齒面上受到的滑動摩擦力方向背離節(jié)圓。由于開始嚙合的接觸點在主動輪的齒頂和被動輪的齒根，所以主動輪相對于被動輪的相對滾動方向是從齒頂向齒根，而被動輪相對于主動輪的相對滾動方向是從齒根向齒頂。

齒面點蝕解決措施：70齒面膠合原因：高速重載；散熱不良；滑動速度大；齒面粘連后撕脫發(fā)生在軟齒面上措施：減小模數(shù)，降低齒高；抗膠合能力強的潤滑油；材料的硬度及配對。

齒面膠合原因：71齒面磨損原因：砂粒、金屬屑進入嚙合面。

解決措施：加強潤滑,最好是具有過濾的流動潤滑；開式傳動改為閉式傳動。齒面磨損是不可避免的，特別是對于潤滑不好的開式齒輪，磨損成為主要的失效形式。

齒面的磨損量與齒面的相對滑動量成正比，由于齒面上不同位置處的相對滑動量不同，所以磨損量也不同，由于齒面的不均勻磨損，使得磨損后的齒形發(fā)生變化，不再滿足恒定傳動比傳動的條件，造成傳動比不穩(wěn)定，引起附加動載荷。齒面磨損使齒厚減薄，使齒根的抗彎曲疲勞強度降低，并使齒輪最終表現(xiàn)為齒根減薄后的彎曲疲勞折斷。齒面磨損原因：砂粒、金屬屑進入嚙合面。72齒面塑性變形重載，齒面軟。

解決措施：

材料的選擇

表面處理提高硬度

齒面塑性變形重載，齒面軟。733.2.2.2帶傳動（1）帶傳動概述帶傳動、鏈傳動也稱為柔性傳動。用于傳遞空間兩軸之間的運動和動力，適用于中心距較大的場合。帶傳動的特點：（1）傳動帶具有彈性和撓性，可吸收振動、緩和沖擊。傳動平穩(wěn)，噪聲小；

（2）過載時，傳動帶與帶輪間可發(fā)生相對滑動，起到保護作用；

（3）適用于中心距較大的場合；

（4）結(jié)構(gòu)簡單，制造、安裝、維護方便；

（5）傳動比不準(zhǔn)確；

（6）效率低，壽命短；

（7）由于張緊力存在。軸，軸承受力較大1）組成、工作原理及其分類帶傳動主要是由主帶動輪1、從帶動輪2和環(huán)形帶3組成3.2.2.2帶傳動（1）帶傳動概述741）組成、工作原理及其分類按傳動原理：摩擦型帶傳動、嚙合型帶傳動

1）組成、工作原理及其分類按傳動原理：摩擦型帶傳動、嚙合型帶751）組成、工作原理及其分類1）組成、工作原理及其分類761）組成、工作原理及其分類平帶：工作面——內(nèi)圓周表面。v帶：工作面——側(cè)面。摩擦力大，傳遞較大的功率。窄v帶的承載能力高于普通v帶。聯(lián)組帶：幾根v帶聯(lián)成一體，可降低橫向振動，載荷均勻。用于大功率，高速，振動較大的場合。多楔帶：兼有平帶和v帶的優(yōu)點。圓帶：用于儀器等。1）組成、工作原理及其分類平帶：工作面——內(nèi)圓周表面。771）組成、工作原理及其分類按照傳動比分類：定傳動比，有級變速；無級變速

1）組成、工作原理及其分類按照傳動比分類：定傳動比，有級變速78按照兩軸的位置和轉(zhuǎn)向分類：

按照兩軸的位置和轉(zhuǎn)向分類：79（2）帶傳動的應(yīng)力分析及失效形式1)緊邊、松邊產(chǎn)生的拉應(yīng)力

緊邊拉應(yīng)力：σ1;

松邊拉應(yīng)力：σ2;σ1≠σ2，帶繞過主動輪時，帶的應(yīng)力由σ1逐漸降為σ2；帶繞過從動輪時，帶的應(yīng)力由σ2逐漸升為σ1。

（2）帶傳動的應(yīng)力分析及失效形式1)緊邊、松邊產(chǎn)生的拉應(yīng)力802）離心力產(chǎn)生的拉應(yīng)力當(dāng)帶以速度v沿著帶輪緣作圓周運動時，帶本身的質(zhì)量將引起離心力，由于離心力的作用，帶全長的所有截面都要產(chǎn)生離心應(yīng)力注意：離心力只發(fā)生在帶作用圓周運動部分，而由此引起的拉應(yīng)力作用于帶的全長。使帶與輪面的壓力減少、傳動能力降低，要補償。

2）離心力產(chǎn)生的拉應(yīng)力當(dāng)帶以速度v沿著帶輪緣作圓周運動時，813）彎曲應(yīng)力帶繞在帶輪上時，因彎曲而產(chǎn)生彎曲應(yīng)力d越小，帶的彎曲應(yīng)力就越大，故繞在小帶輪上的彎曲應(yīng)力大于繞在大帶輪上的彎曲應(yīng)力3）彎曲應(yīng)力帶繞在帶輪上時，因彎曲而產(chǎn)生彎曲應(yīng)力82帶的應(yīng)力分布最大應(yīng)力發(fā)生在緊邊與小輪接觸處。帶的應(yīng)力分布最大應(yīng)力發(fā)生在緊邊與小輪接觸處。83帶傳動失效帶在帶輪上打滑疲勞破壞由于帶在工作過程中承受變應(yīng)力。當(dāng)循環(huán)次數(shù)達某一值后，帶發(fā)生疲勞破壞。

帶傳動失效帶在帶輪上打滑843.2.2.3鏈傳動鏈傳動由兩個鏈輪和繞在兩輪上的中間件——鏈條所組成?？挎湕l與鏈輪之間的嚙合來傳遞兩平行軸之間的運動和動力，屬于具有嚙合性質(zhì)的強迫傳動。3.2.2.3鏈傳動鏈傳動由兩個鏈輪和繞在兩輪上的中間件—85鏈傳動特點優(yōu)點1)鏈傳動無彈性滑動和打滑，能保證準(zhǔn)確的平均傳動比，傳動效率高；2)需要的張緊力小，作用在軸上的壓力也小，可減少軸承的摩擦損失；3)同樣使用條件下，鏈傳動輪廓尺寸小，結(jié)構(gòu)緊湊；4)能在灰塵、泥沙及高溫等工作條件較惡劣的地方工作。鏈傳動與齒輪傳動相比，其主要特點是：鏈傳動的制造和安裝精度要求較低，成本低；在遠距離傳動時，其結(jié)構(gòu)要比齒輪傳動輕便得多。缺點：1)瞬時鏈速和瞬時傳動比是變化的，傳動不平穩(wěn)；2)工作時引起噪聲；·3)不宜在載荷變化很大和急速反向的傳動中應(yīng)用；4)在兩根平行軸間只能用于同向回轉(zhuǎn)的傳動。應(yīng)用：鏈傳動主要用于兩軸中心距較大，要求平均傳動比準(zhǔn)確，工作條件惡劣，不宜采用帶傳動和齒輪傳動的場合。通常傳遞的功率P≤100kW，傳動比i≤8，鏈速v≤15m/s，效率約為0.95～0.98。目前鏈傳動廣泛應(yīng)用于冶金、礦山、石油、化工，農(nóng)機，交通，起重運輸機械制造部門鏈傳動特點優(yōu)點86鏈傳動類型：按功能劃分：傳動鏈、起重鏈、曳引鏈

傳動鏈條可分為：滾子鏈、套筒鏈、齒形鏈齒形鏈齒形鏈傳動是利用特定齒形的鏈板與鏈輪相嚙合來實現(xiàn)傳動的。齒形鏈?zhǔn)怯杀舜擞勉q鏈聯(lián)接起來的齒形鏈板組成.鏈板兩工作側(cè)面間的夾角為600，相鄰鏈節(jié)的鏈板左右錯開排列，并用銷軸、軸瓦或滾柱將鏈板聯(lián)接起來。按鉸鏈結(jié)構(gòu)不同，分為滑動副和滾動副，有圓銷鉸鏈?zhǔn)?、軸瓦鉸鏈?zhǔn)胶屠庵鶟L動鉸鏈?zhǔn)饺N。

鏈傳動類型：按功能劃分：傳動鏈、起重鏈、曳引鏈87齒形鏈的特點1)齒形鏈因工作時沖擊和噪聲較小，故又稱無聲鏈。2）與滾子鏈相比較，齒形鏈運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，承受沖擊載荷的能力高3）齒形鏈重量較大，價格較高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對安裝和維護的要求也較高，一般用于高速或運動精度要求較高的傳動中。齒形鏈的特點1)齒形鏈因工作時沖擊和噪聲較小，故又稱無聲88滾子鏈滾子鏈的組成（見圖）：內(nèi)鏈板1、外鏈板2、銷軸3、套筒4、滾子5外鏈節(jié)，內(nèi)鏈節(jié)，呈“8”字行，內(nèi)外鏈節(jié)可相對運動；滾子與鏈輪輪齒相對滾動，減少磨損。

鏈條的各個零件由優(yōu)質(zhì)碳素鋼或合金鋼制成，并熱處理，以提高其強度和耐磨性。

滾子鏈滾子鏈的組成（見圖）：89滾子鏈的類型：單排，多排

多排鏈可傳遞較大的功率，理論上承載能力與排數(shù)成正比，但由于精度的影響，各排的承載不均，故排數(shù)不能過多。

標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品在GB1243.1-83。分為A、B系列。常用A系列。

主要參數(shù)：節(jié)距p——相鄰滾子中心的距離（沿鏈長方向）。p決定了鏈條結(jié)構(gòu)尺寸，p越大，鏈條各零件的尺寸越大，承載能力越高。所能傳遞的功率也越大。排距pt——針對多排鏈而言，相鄰滾子中心的橫向距離。滾子鏈的類型：單排，多排90鏈條連接為了形成鏈節(jié)首尾相接的環(huán)形鏈條，要用接頭加以連接。當(dāng)鏈節(jié)數(shù)為偶數(shù)時采用連接鏈節(jié)，其形狀與鏈節(jié)相同，接頭處用開口銷或彈簧夾片等止鎖件將銷軸與連接鏈板固定。當(dāng)鏈節(jié)數(shù)為奇數(shù)時，則必須加一個過渡鏈節(jié)。過渡鏈節(jié)的鏈板在工作時受有附加彎矩，故應(yīng)盡量避免采用奇數(shù)鏈節(jié)。鏈條連接為了形成鏈節(jié)首尾相接的環(huán)形鏈條，要用接頭加以連接。當(dāng)913）滾子鏈鏈輪鏈輪的結(jié)構(gòu)

鏈輪的輪廓曲線必須保證工作時鏈能自由而順利地進入和退出嚙合，在嚙合時與滾子接觸良好，并且其加工工藝性要好小直徑鏈輪一般做成整體式（圖a），中等直徑鏈輪多做成輻板式，為便于搬運、裝卡和減重，在輻板上開孔（圖b），大直徑鏈輪可做成組合式（圖d），此時齒圈與輪芯可用不同材料制造。

3）滾子鏈鏈輪鏈輪的結(jié)構(gòu)92主要參數(shù)

:

齒面圓弧半徑re，齒溝圓弧半徑ri，齒溝角α。國家標(biāo)準(zhǔn)GB1244—85中僅規(guī)定了上述三個參數(shù)的最大、小值。實際鏈輪的端面齒形均應(yīng)在最大和最小齒槽形狀之間主要參數(shù)

:

齒面圓弧半徑re，齒溝圓弧半徑ri，齒溝角α93三圓弧-直線”齒形鏈輪齒形必須保證鏈節(jié)能平穩(wěn)自如地進入和退出嚙合，盡量減少嚙合時的鏈節(jié)的沖擊和接觸應(yīng)力，而且要易于加工。常用的鏈輪端面齒形見圖。

它是由三段圓弧aa、ab、cd和一段直線bc構(gòu)成簡稱“三圓弧-直線”齒形。齒形一般用標(biāo)準(zhǔn)鏈輪刀具加工

三圓弧-直線”齒形鏈輪齒形必須保證鏈節(jié)能平穩(wěn)自如地進入和退94（3）鏈傳動的主要失效形式鏈板疲勞破壞：緊、松邊作用力反復(fù)循環(huán)→鏈板疲勞。正常潤滑條件，疲勞破壞是主要失效形式。鏈條鉸鏈磨損：環(huán)境惡劣、潤滑不良→鉸鏈磨損→脫鏈。銷軸與套筒的膠合：潤滑不良、速度過高→高溫膠合。膠合限定極限轉(zhuǎn)速。過載拉斷：這種拉斷常發(fā)生于低速重載或嚴(yán)重過載的傳動中。滾子套筒的沖擊疲勞：嚙入沖擊→滾子、套筒疲勞。發(fā)生在中，高速閉式傳動中。（3）鏈傳動的主要失效形式鏈板疲勞破壞：緊、松邊作用力反復(fù)95（4）鏈傳動的布置a：鏈輪間距P：鏈節(jié)距（4）鏈傳動的布置a：鏈輪間距96水工藝設(shè)備理論基礎(chǔ)課件97（5）鏈傳動潤滑潤滑方式:(1)人工定期用油壺或油刷潤滑；(2)油杯滴油；每排鏈每分鐘供油5～20滴，速度高時取大值(3)油?。烘湕l從油池中通過(4)油泵供油(壓力)。

（5）鏈傳動潤滑潤滑方式:98螺旋傳動（蝸桿傳動）

螺旋傳動的特點和類型

特點：

1.傳動比大：結(jié)構(gòu)緊湊，傳動比i=8～80；2.傳動平穩(wěn)：連續(xù)的螺旋齒；逐漸進入嚙合和退出，故沖擊小、噪聲低；3.可自鎖：升角小于當(dāng)量摩擦角時；4.傳動效率低：一般效率在0.7～0.8，滑動速度大，摩擦與磨損嚴(yán)重。但新型的傳動效率可達90%以上。5.制造成本高。

螺旋傳動（蝸桿傳動）

螺旋傳動的特點和類型99水工藝設(shè)備理論基礎(chǔ)課件1003.3機械制造工藝制造金屬機件的基本工藝方法：鑄造、壓力加工、焊接、切削加工和熱處理。3.3.1鑄造把熔化的金屬液澆鑄到具有和零件形狀相適應(yīng)的鑄型空腔中，待其凝固、冷卻后，獲得毛坯(或零件)的方法稱為鑄造。常用的鑄造合金：鑄鐵、鑄鋼和鑄造有色金屬。鑄型：砂型、金屬型。砂型主要用于鑄鐵、鑄鋼，金屬型主要用于有色金屬鑄造。砂型鑄造生產(chǎn)工序主要為模型加工、配砂、造型、造芯、合箱、熔化、澆鑄、落砂、清理和檢驗。3.3機械制造工藝制造金屬機件的基本工藝方法：鑄造、壓力101鑄造生產(chǎn)的特點(1)可獲得形狀復(fù)雜的金屬制件。通過液態(tài)成形，生產(chǎn)出各種復(fù)雜內(nèi)腔的箱體、床身、機架等。(2)適應(yīng)性廣。工業(yè)上絕大多數(shù)金屬材料均可用來鑄造，特別像鑄鐵等材料，只適于鑄造(3)鑄件成本低。鑄造生產(chǎn)原料來源廣泛，價格低廉，且可利用廢機件、廢鋼及廢鐵等。(4)鑄件余量小，節(jié)省材料。由于液態(tài)成形，鑄件形狀、尺寸與零件極為接近，節(jié)材省時。鑄造生產(chǎn)的特點(1)可獲得形狀復(fù)雜的金屬制件。通過液態(tài)成形，1023.3.2壓力加工壓力加工是使金屬坯料在外力作用下發(fā)生塑性變形，以獲得所需形狀、尺寸及機械性能的毛坯或零件的方法。只有具備一定塑性的金屬才能進行壓力加工。鋼和大多數(shù)有色金屬及其合金都具有不同程度的塑性i都可以進行壓力加工。一般受力復(fù)雜的關(guān)鍵零件均需鍛造制成，如吊鉤、連桿、曲軸等。壓力加工的特點是能夠提高制件的機械性能并具有較高的生產(chǎn)效率，（自由鍛造除外)。金屬壓力加工的方式有軋制、拉絲、擠壓、自由鍛造、模型鍛造、薄板沖壓等。3.3.2壓力加工壓力加工是使金屬坯料在外力103壓力加工軋制：使金屬坯料通過一對回轉(zhuǎn)軋輥之間的空隙而受到壓延的加工方法(如圖)冶煉后鑄成的鋼錠絕大部分都要通過軋鋼機制成型鋼壓力加工軋制：使金屬坯料通過一對回轉(zhuǎn)軋輥之間的空104壓力加工拉絲：將金屬坯料拉過拉絲模的摸孔以縮小其截面的過程，拉絲是生產(chǎn)金屬絲的唯一方法。它可拉制直徑僅0.02mm的金屬絲，還可拉制薄壁管，并借助冷拉以提高軋制型材和管材的精度壓力加工拉絲：將金屬坯料拉過拉絲模的摸孔以縮小其105壓力加工擠壓把放在容器內(nèi)的金屬坯料從?？變?nèi)擠出而變形的過程擠壓是生產(chǎn)有色金屬型材及管子的主要方法。自由鍛造：使金屬坯料在上下砧之間受到?jīng)_擊或壓力而變形的過程壓力加工擠壓把放在容器內(nèi)的金屬坯料從?？變?nèi)擠106壓力加工模型鍛造：使金屬坯料在鍛模模膛內(nèi)受到?jīng)_擊或壓力而變形的過程薄板沖壓(冷沖壓)使薄板材料在沖模間受到?jīng)_壓而分離或變形的過程，如圖自由鍛造、模型鍛造、薄板沖壓是用來生產(chǎn)各種機器零件的毛坯或成品的。壓力加工模型鍛造：使金屬坯料在鍛模模膛內(nèi)受到?jīng)_擊107壓力加工3.3.2.1自由鍛造自由鍛造是使金屬坯料在上下砧之間受到?jīng)_擊或壓力產(chǎn)生變形以制造鍛件的方法。金屬坯料變形時，在水平面的各個方向一般可自由流動而不受限制，故稱為自由鍛造。鍛件的形狀和尺寸主要依靠鍛工的操作技能來保證。自由鍛造有手工鍛和機器鍛兩種。手工鍛是在鐵砧上利用大錘、小錘、各種墊放工具以及鏨子、沖子、平錘等使坯料變形制成鍛件。手工鍛所用的設(shè)備、工具簡單，投資少，但生產(chǎn)率低，且只能生產(chǎn)小鍛件，適用于修理工作及機器鍛的輔助工作。機器鍛是在空氣錘、蒸汽錘等自由鍛錘和水壓機上進行的。它是自由鍛造的基本方法，一般小型鍛件是用空氣錘鍛制的，中、大型鍛件則在蒸汽－空氣錘上進行鍛造，重型鍛件則是用水壓機來壓制。壓力加工3.3.2.1自由鍛造1083.3.2.2模型鍛造模型鍛造:使金屬坯料在上下鍛模的模膛內(nèi)受到?jīng)_擊或壓力而變形以獲得鍛件的方法。按照鍛模的固定型式分為固定模鍛造與胎模鍛造。固定模鍛造:鍛模由開有模膛的上下模兩部分組成。模鍛時把加熱好的金屬坯料放進緊固在模座上的下模的模膛中，開啟模鍛錘，錘頭帶著固定于其上的上模錘擊坯料，使其充滿模膛而形成鍛件。上下模的對準(zhǔn)主要是由模鍛錘來保證的。3.3.2.2模型鍛造模型鍛造:使金屬坯料在上下鍛模的模1093.3.2.2模型鍛造胎模鍛造:模鍛時，下模放在下砧上，把加熱好的坯料放在下模的模膛中，靠銷孔與導(dǎo)銷定位把上模合上，用錘頭錘擊上模而使鍛件成形。鍛件的四周形成一圈毛邊，毛邊在切邊壓力機上用切邊模切去。對于帶孔的鍛件，在模鍛時是不能將孔沖穿的，總要留一層薄金屬，稱為沖孔連皮，沖孔連皮在壓力機上用沖子沖掉3.3.2.2模型鍛造胎模鍛造:模鍛時，下模放在下砧上，1103.1.2.3薄板沖壓薄板沖壓是借沖床的壓力用沖模將薄板材料進行分離或變形的加工方法。厚度小于4mm的薄鋼板通常是在常溫下進行的，所以又叫冷沖壓。厚板則需加熱后再進行沖壓。沖壓基本工序可分為兩類，即分離工序和變形工序。分離工序：使坯料一部分與另一部分分離的工序，如剪切、落料、沖孔等。變形工序：改變金屬坯料的形狀而不破裂的工序，如彎曲、拉深、翻邊等。3.1.2.3薄板沖壓薄板沖壓是借沖床的壓力用沖模將薄板1113.3.3焊接焊接：對兩塊分離的金屬材料，進行局部加熱或者加壓，依靠它們之間的原子結(jié)合力，而把兩塊金屬連接成為一個整體的方法。特點：(1)省材料與工時，與其他連接方式相比，所需配件少，工序短。(2)能化大為小，拼小成大(3)由于接頭金屬的原子組成了新的結(jié)晶，連接質(zhì)量好。分類：目前，焊接的方法很多，大體上可分為三大類，即熔化焊、壓力焊和釬焊熔化焊：兩塊金屬的接頭處，必須加熱至熔化狀態(tài)，冷凝后彼此焊接起來。電弧焊、氧—乙炔氣焊等都是熔化焊。壓力焊：兩塊金屬的接頭處，不論是加熱或不加熱，都要加壓并在壓力作用下，彼此焊接起來的。電阻焊就是壓力焊中的一種焊接方法。釬焊：將兩塊金屬加熱而不熔化，只有填充在接頭間的釬料熔化，待釬料凝固后，即把兩塊金屬彼此連接起來3.3.3焊接焊接：對兩塊分離的金屬材料，進行局1123.3.3.1手工電弧焊手工電弧焊(簡稱手弧焊)：利用電弧產(chǎn)生的熱量來熔化母材和焊條的一種手工操作的焊接方法。焊接時以電弧作為熱源，電弧同時將工件和焊條熔化，形成金屬熔池。隨著電弧沿焊接方向前移，被熔化的金屬迅速冷卻，凝固成焊縫，使兩工件牢固地連接在一起。3.3.3.1手工電弧焊手工電弧焊(簡稱手弧焊)：利用113手工電弧焊手工電弧焊設(shè)備㈠交流弧焊機㈡直流弧焊機發(fā)電機式直流弧焊機由一臺交流電動機和一臺直流弧焊發(fā)電機組成，發(fā)電機由電動機帶動。整流式直流弧焊機的結(jié)構(gòu)相當(dāng)于在交流弧焊機上加上整流器，從而將交流電變?yōu)橹绷麟?，故又稱弧焊整流器。直流弧焊機的輸出端有兩種不同的接線方法：①正接②反接手工電弧焊手工電弧焊設(shè)備114交流弧焊機直流弧焊機交流弧焊機直流弧焊機115（三）、焊條㈠焊條的組成和作用組成：焊條由金屬焊芯和藥皮兩部分組成。焊芯作用：⑴在焊接時有兩個方面的作用：①作為電極，傳導(dǎo)電流，產(chǎn)生電??；②熔化后作為填充金屬，與母材一起組成焊縫金屬。（三）、焊條㈠焊條的組成和作用組成：焊條由金屬焊芯和藥皮兩116焊條藥皮：由多種礦石粉、鐵合金粉和粘結(jié)劑等原料按一定比例配制而成。作用：①改善焊條工藝性，如易于引弧，保持電弧穩(wěn)定燃燒，利于焊縫成形，防止飛濺等；②機械保護作用，藥皮分解產(chǎn)生大量氣體并形成熔渣，對熔化金屬起著保護作用③冶金處理作用，即通過冶金反應(yīng)除去有害雜質(zhì)并補充有益的合金元素，改善焊縫質(zhì)量焊條藥皮：由多種礦石粉、鐵合金粉和粘結(jié)劑等原料按一定比例配制117㈡焊條的分類和型（牌）號國產(chǎn)焊條按其用途分為結(jié)構(gòu)鋼焊條、耐熱鋼焊條、不銹鋼焊條、堆焊焊條、鎳及鎳合金焊條、鑄鐵焊條、低溫鋼焊條、銅及銅合金焊條、鋁及鋁合金焊條和特殊用途焊條十類。其中，結(jié)構(gòu)鋼焊條應(yīng)用最為廣泛。焊條

鈦焊條

㈡焊條的分類和型（牌）號國產(chǎn)焊條按其用途分為結(jié)構(gòu)鋼焊條、耐118㈢焊條的選用原則根據(jù)母材的化學(xué)成分和力學(xué)性能選用焊接低碳鋼和低合金高強度鋼時，一般根據(jù)母材的抗拉強度按“等強度原則”選擇與母材有相同強度等級，且成分相近的焊條；異種鋼焊接時，應(yīng)按其中強度較低的鋼材選用焊條。2.根據(jù)焊件的工作條件與工藝特點選用對于承受交變載荷、沖擊載荷的焊接結(jié)構(gòu)，或者形狀復(fù)雜、厚度大、剛性大的焊件，應(yīng)選用堿性焊條。3.按焊接設(shè)備、施工條件和焊接工藝性選用如果焊接現(xiàn)場沒有直流弧焊機時，應(yīng)選用交直流兩用焊條；當(dāng)焊件接頭附近污物、銹皮過多時，應(yīng)選用酸性焊條，在保證焊縫質(zhì)量的前提下，應(yīng)盡量選用成本低、勞動條件好的焊條；無特殊要求時，應(yīng)盡量選用焊接工藝性好的酸性焊條。㈢焊條的選用原則根據(jù)母材的化學(xué)成分和力學(xué)性能選用1193.3.3.2埋弧自動焊埋弧自動焊：顆粒狀的焊劑由焊劑漏斗中落下，蓋在待焊的接縫上。盤卷在焊絲盤上的焊絲，靠機頭內(nèi)的送絲機構(gòu)送入焊劑內(nèi)，當(dāng)觸及焊件時電弧即自動引燃。隨著焊件與焊絲的熔化，焊接小車一面沿著焊件的待焊接縫均勻移動，一面將焊絲繼續(xù)不斷地向焊接區(qū)送進，直至形成焊縫。3.3.3.2埋弧自動焊埋弧自動焊：顆粒狀的焊劑由焊劑漏1203.3.3.3氣焊和氣割氣焊:利用氣體火焰來熔化母材和填充金屬‘的一種焊接方法，氣焊通常使用的氣體是乙炔(可燃氣體)和氧氣(助燃氣體），并使用不帶涂料的焊絲作為填充金屬。特點：氣焊熱源的溫度較低，熱量分散，加熱緩慢，生產(chǎn)率低，工件變形嚴(yán)重，接頭質(zhì)量不高?；鹧嬉子诳刂?，操作簡便，靈活性強，設(shè)備不需電源適用：焊接厚度在3mm以下的低碳鋼薄板、高碳鋼鑄鐵以及銅、鋁等有色金屬及其合金。3.3.3.3氣焊和氣割氣焊:利用氣體火焰來熔化母材和填121氣焊焊絲和焊劑焊絲氣焊絲一般是光金屬絲，用作填充金屬并與熔化的焊件金屬一起形成焊縫。焊劑焊劑的作用是去除熔池中形成的氧化物等雜質(zhì)，保護熔池金屬，并增加液態(tài)金屬的流動性。氣焊火焰：通過調(diào)整混合氣體中乙炔與氧氣的比例，可獲得三種不同性質(zhì)的火焰：1.中性焰中性焰又稱正常焰，其氧氣和乙炔的混合比為1.0~1.2。中心焰由焰心、內(nèi)焰和外焰三部分組成。內(nèi)焰區(qū)是焰心外邊顏色較暗的一層，其溫度最高，可達3000~3200°C。中心焰適用于焊接低碳鋼、中碳鋼、合金鋼、純銅和鋁合金等材料。氣焊焊絲和焊劑122碳化焰碳化焰的氧氣和乙炔混合的體積比小于1.0。由于氧氣較少，燃燒不完全，整個火焰比中性焰長，溫度較低，最高溫度約為2700~3000°C。由于有乙炔過剩，故適用于焊接高碳鋼、硬質(zhì)合金，焊補鑄鐵等。焊接其他材料時，會使焊縫材料增碳，變得硬而脆。氧化焰氧化焰的氧氣與乙炔混合的體積比大于1.2。由于燃燒時有過剩氧氣，故燃燒比中性焰劇烈。由于對金屬熔池有氧化作用，降低了焊縫質(zhì)量，故只適用于焊接黃銅，一般不宜采用。碳化焰碳化焰的氧氣和乙炔混合的體積比小于1.01233.3.3.3氣焊和氣割氧氣切割(簡稱氣割)：根據(jù)某些金屬(如鐵)在氧氣流中能夠劇烈氧化(即燃燒)的原理，利用割炬來進行切割的。氣割時割炬代替焊炬，其余設(shè)備與氣焊相同。用氧乙炔火焰將割口始端附近的金屬預(yù)熱到燃點(約1300℃，呈黃白色)。然后打開切割氧閥門，氧氣射流使高溫金屬立即燃燒，生成酌氧化物(氧化鐵，呈熔融狀態(tài))同時被氧流吹走。金屬燃燒時產(chǎn)生的熱量和氧乙炔火焰一起又將鄰近的金屬預(yù)熱到燃點，沿切割線以一定的速度移動割炬，即可形成割口。適用金屬：能采用氧氣切割的金屬材料有純鐵、低碳鋼、中碳鋼和普通低合金鋼。高碳鋼、鑄鐵、高合金鋼及銅、鋁等有色金屬及其合金，均難以進行氧氣切割。3.3.3.3氣焊和氣割氧氣切割(簡稱氣割)：根據(jù)某些金1243.3.3.4電阻焊電阻焊(又稱接觸焊)：利用電流通過焊件的接觸面時所產(chǎn)生的電阻熱，將焊件局部加熱到塑性或熔化狀態(tài)，然后斷電同時施加壓力進行焊接的一種焊接方法。特點：(1)焊接電壓低(1～12V)，焊接電流大(幾千一幾萬安培)，完成一個接頭的焊接時間很短(0.01～幾秒)，所以生產(chǎn)率很高。(2)加熱時，對接頭施加機械壓力，接頭在壓力的作用下焊合。(3)焊接時不需要填充金屬?；拘问剑簩?、點焊和縫焊3.3.3.4電阻焊電阻焊(又稱接觸焊)：利用電流通1253.3.3.5CO2氣體保護焊CO2氣體保護焊:用CO2氣體代替焊劑來保護電弧、熔池及焊縫的焊接方法。適用:低碳鋼和普通低合金鋼的焊接。一般用直流電源反接法焊接(工件接負極，焊條接正極)。組成:焊接電源、焊炬、送絲機構(gòu)和供氣系統(tǒng)特點：(1)氣源充足方便，成本低。(2)焊接電流大，速度快，生產(chǎn)效率高，工件變形小。(3)氧化性氣體，易飛濺，焊縫外形不光滑，多采用含硅、錳量較高的焊絲3.3.3.5CO2氣體保護焊CO2氣體保護焊:用CO2氣126氬氣是惰性氣體，既不與熔化金屬發(fā)生任何化學(xué)反應(yīng)，又不溶解于金屬，因而能非常有效的保護熔池，獲得高質(zhì)量的焊縫。此外，氬弧焊是一種明弧焊，便于觀察，操作靈活，適用于全位置焊接。但是氬弧焊也有其明顯的缺點，主要是氬氣價格昂貴，焊接成本高，焊前清理要求嚴(yán)格，而且設(shè)備復(fù)雜，維修不便。氬弧焊主要用于焊接易氧化的非鐵金屬（如鋁、鎂、銅、鈦及其合金）和稀有金屬，以及高強度合金鋼、不銹鋼、耐熱鋼等。氬弧焊氬弧焊是以氬氣為保護氣體的一種電弧焊方法。氬氣是惰性氣體，既不與熔化金屬發(fā)生任何化學(xué)反應(yīng)，又不溶解于金127焊接件結(jié)構(gòu)工藝性㈠焊接接頭的選擇對接接頭搭接接頭角接和T形接頭㈡坡口形式的選擇為了保證焊透，手弧焊板厚在6mm以上的焊件時，應(yīng)在焊漸邊緣處加工出坡口。一、焊接接頭及坡口形式的選擇焊接件結(jié)構(gòu)工藝性㈠焊接接頭的選擇一、焊接接頭及坡口形式的選128三、焊接位置及工藝特點焊縫在焊接構(gòu)件上的空間位置不同，會直接影響焊接的難易程度，對焊接質(zhì)量和焊接率也都有影響。一般按焊縫空間位置的不同，將其分為平焊、立焊、橫焊、仰焊四種。平焊時操作方便、勞動條件好、生產(chǎn)率高，焊縫質(zhì)量容易保證。立焊時，因熔池金屬有低落趨勢，操作難度較大，焊縫成形較困難，生產(chǎn)率較低。橫焊時，因熔化的金屬液體在重力作用下向下流，導(dǎo)致焊縫上部出現(xiàn)咬邊，下部出現(xiàn)焊瘤。仰焊時，操作極不方便，熔滴極易流失，焊縫成形非常困難，不但生產(chǎn)率低，焊接質(zhì)量也很難保證。因此，應(yīng)盡量采用平焊位置施焊。三、焊接位置及工藝特點焊縫在焊接構(gòu)件上的空間位置不同，會直接129四、對接平焊的操作步驟對接平焊在生產(chǎn)中最為常用。厚度為4~6mm的鋼板對接平焊的操作步驟見下表。序號操作步驟操作要點1備料劃線、用剪切或氣割方法下料，并調(diào)直鋼板2坡口準(zhǔn)備板厚為4~6mm時，可采用I形坡口雙面焊，接口必須平整3焊前清理清除鐵銹、油污等4裝備將兩板水平放置，對齊，兩板間留1~2mm間隙5點固用焊條點固，固定兩焊件的相對位置，點固后應(yīng)除渣。若焊件較長，可每隔300mm左右點固一次，點固長度為10~15mm6焊接①選擇合適的焊接工藝參數(shù)②先焊點固面的反面，使熔深大于板厚的一半，焊后除渣③翻轉(zhuǎn)焊件焊另一面，注意事項同上7焊后清理用鋼絲刷等工具把焊件表面的飛濺清理干凈8檢驗用外觀方法檢查焊縫質(zhì)量，若有缺陷，應(yīng)盡可能修補四、對接平焊的操作步驟對接平焊在生產(chǎn)中最為常用。序號操作步驟1303.3.4金屬切削加工金屬切削加工：利用刀具和工件的相對運動，從毛坯上切去多余的金屬層，從而獲得幾何形狀、尺寸精度和表面粗糙度都符合要求的機器零件的加工方法。金屬切削加工分為鉗工和機械加工兩部分。鉗工是工人手持工具進行切削加工。機械加工則是工人操作機床來完成切削加工的，主要方式有車削、鉆削、刨、削、銑削和磨削等。3.3.4金屬切削加工金屬切削加工：利用刀具和工件的1313.3.4.1車削加工車削加工是切削加工的主要方式之一。車削時，工件的轉(zhuǎn)動是主運動，刀具的、移動是進給運動。車床能廣泛地加工出各種旋轉(zhuǎn)表面，如內(nèi)外圓柱面、圓錐面、成形面以及各種螺紋等3.3.4.1車削加工車削加工是切削加工的主要方式之一。132車削加工車削加工1333.3.4.2鉆削加工在鉆床上可以進行鉆孔、擴孔、鉸孔、攻絲、鉆錐坑以及修刮端面等等鉆削時，刀具的旋轉(zhuǎn)運動是主運動，刀具沿本身軸線的移動為進給運動。鉆孔用的刀具主要是麻花鉆頭。麻花鉆的組成部分如圖3.67所示。3.3.4.2鉆削加工在鉆床上可以進行鉆孔、擴孔、鉸孔、1343.3.4.3刨削加工在刨床上用刨刀加工工件叫做刨削。刨床主要用來加工平面(水平面、垂直面、斜面)、槽(直槽、T形槽、V形槽、燕尾槽)及一些成形面。特點：刨削時由于一般只用一把刀具切削，返回行程又不工作，切削速度又較低，所以刨削的生產(chǎn)率較低。但對于加工狹而長的表面生產(chǎn)率較高。同時由于刨削刀具簡單，加工調(diào)整靈活，故在單件生產(chǎn)及修配工作中較廣泛應(yīng)用。3.3.4.3刨削加工在刨床上用刨刀加工工件叫做刨削。1353.3.4.4銑削加工銑削：刀具的旋轉(zhuǎn)是主運動，工件作直線進給運動。銑刀是一種多齒刀具。銑削時，有幾個齒同時進行切削，而每一個刀齒的切削又是間歇性的，散熱條件較好，刀具耐用度很高，因此可提高切削速度。特點：和刨削相比，銑削有較高的生產(chǎn)率。在成批量生產(chǎn)中，除了狹長的表面外，銑削幾乎能代替刨削，成為平面、溝槽和成形表面加工的主要方式3.3.4.4銑削加工銑削：刀具的旋轉(zhuǎn)是主運動，工件作直136水工藝設(shè)備理論基礎(chǔ)課件1373.3.4.5磨削加工磨削：用砂輪對工件表面進行切削加工，是機器零件精密加工的主要方法之一。磨削用的砂輪是由許多細小而且極硬的磨粒用結(jié)合劑粘接而成的。所以磨削的實質(zhì)是一種多刀多刃的超高速切削過程。3.3.4.5磨削加工磨削：用砂輪對工件表面進行切削1383.3.4.5磨削加工在磨削過程中，由于磨削速度很高，產(chǎn)生大量的切削熱，其溫度可達1000℃以上。為保證工件表面質(zhì)量，在磨削時需使用大量的冷卻液。由于砂輪磨粒的硬度極高，因此磨削不僅可以加工一般的金屬材料，而且還可以加工硬度很高的材料，如淬火鋼、各種切削刀具，以及硬質(zhì)合金等。3.3.4.5磨削加工在磨削過程中，由于磨削速度很高，產(chǎn)1393.4熱量傳遞與交換理論熱量傳遞是自然界和工程技術(shù)領(lǐng)域中極為普遍的一種傳遞現(xiàn)象。由此可知,熱量傳遞的起因是由于物體內(nèi)或系統(tǒng)內(nèi)兩部分之間存在溫度差。也即凡是有溫度差存在的地方,就必然有熱量的傳遞,并且熱量總是自發(fā)地從高溫處向低溫處傳遞。傳熱的基本方式熱傳導(dǎo)、對流、熱輻射傳熱可依靠其中的一種方式或幾種方式同時進行，凈的熱流方向總是從高溫處向低溫處流動。3.4熱量傳遞與交換理論熱量傳遞是自然界和工程技術(shù)領(lǐng)域中極為1403.4.1熱傳導(dǎo)（導(dǎo)熱）若物體各部分之間不發(fā)生相對位移，僅借分子、原子和自由電子等微觀粒子的熱運動而引起的熱量傳遞稱為熱傳導(dǎo)（導(dǎo)熱）。條件:系統(tǒng)兩部分之間存在溫度差，此時熱量將從高溫部分向低溫部分傳遞，或從高溫物體傳向與之接觸的低溫物體。熱傳導(dǎo)在固體、液體和氣體中均可進行，但導(dǎo)熱的微觀機理因物態(tài)而異。3.4.1熱傳導(dǎo)（導(dǎo)熱）若物體各部分之間不發(fā)生相對位移，僅借1413.4.1.1、熱傳導(dǎo)的基本概念和定律一.溫度場與溫度梯度物體或系統(tǒng)內(nèi)各點間的溫度差存在是產(chǎn)生熱傳導(dǎo)的必要條件。由熱傳導(dǎo)方式引起的傳熱速率（稱為導(dǎo)熱速率）決定于物體內(nèi)溫度的分布情況。⒈溫度場：任一瞬間物體或系統(tǒng)內(nèi)各點的溫度分布總和。T=f(x,y,z,t)某點的溫度是空間和時間的函數(shù)。物體溫度隨x,y,z,t變化，因此三維非穩(wěn)態(tài)溫度場3.4.1.1、熱傳導(dǎo)的基本概念和定律一.溫度場與溫度梯度142穩(wěn)態(tài)溫度場溫度場不隨時間變化而變化，稱為穩(wěn)態(tài)溫度場，穩(wěn)態(tài)溫度場的導(dǎo)熱稱為穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱。T=f(x,y,z)穩(wěn)態(tài)溫度場只和一個坐標(biāo)有關(guān)，稱為一維穩(wěn)態(tài)溫度場T=f(x)穩(wěn)態(tài)溫度場溫度場不隨時間變化而變化，稱為穩(wěn)態(tài)溫度場，穩(wěn)態(tài)溫度143等溫面與等溫線等溫面：溫度場中同一時刻下相同溫度各點所組成的面，彼此不相交等溫線：不同的等溫面與同一平面相交，則在此平面上構(gòu)成了一簇曲線稱為等溫線。物體某一時刻的等溫面，表面了該時刻物體內(nèi)溫度的分布情況，也就描述出了溫度場的分布。等溫面與等溫線等溫面：溫度場中同一時刻下相同溫度各點所組成的144⒉溫度梯度⒉溫度梯度145⒉溫度梯度溫度梯度以某點沿法線方向溫度增加的方向為正溫度降度：溫度梯度的負值叫溫度降度，它是與溫度梯度數(shù)值相等，方向相反的向量⒉溫度梯度溫度梯度以某點沿法線方向溫度增加的方向為正1463、熱流向量q熱流通量：單位時間單位面積上所傳遞的熱量稱為熱流密度，或熱流通量。熱流向量：等溫面上某點以通過該點最大熱流通量的方向為方向，數(shù)值上也正好等于沿該方向熱流通量的向量，稱為熱流向量。其它方向的熱流通量都是熱流向量在該方向的分量3、熱流向量q熱流通量：單位時間單位面積上所傳遞的熱量稱為熱1474、傅立葉定律4、傅立葉定律1485、導(dǎo)熱系數(shù)導(dǎo)熱系數(shù)：溫度梯度為10C/m時，單位時間內(nèi)通過單位面積的導(dǎo)熱量。導(dǎo)熱系數(shù)表征物質(zhì)的導(dǎo)熱能力大多數(shù)材料的導(dǎo)熱系數(shù)與溫度近似成線性關(guān)系氣體的導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度升高而增大液體的導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度與壓力的升高而增大金屬固體大部分純金屬導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度的升高而減小大部分合金金屬的導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度升高而增大非金屬固體的導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度升高而增大5、導(dǎo)熱系數(shù)導(dǎo)熱系數(shù)：溫度梯度為10C/m時，單位時間內(nèi)通過149水工藝設(shè)備理論基礎(chǔ)課件1503.4.1.4穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱類型水工藝設(shè)備中的導(dǎo)熱過程沒有內(nèi)熱源，物體的溫度僅沿一個方向變化，而且不隨時間發(fā)生變化，一般都可以近似地看做是一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過程。例如，通過長熱水管道管壁的導(dǎo)熱。穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱按導(dǎo)熱物體的形狀分平壁穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱和圓筒壁穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱兩大類。(1)平壁穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱設(shè)一厚度為δ(m)的單層平壁，如圖3.80所示，無內(nèi)熱源，材料的導(dǎo)熱系數(shù)λ為常數(shù)。當(dāng)平壁的長度與寬度遠大于其厚度時(長度和寬度是厚度的10倍以上)可以認為沿長度與寬度兩個方向溫度變化很小，而僅沿厚度方向發(fā)生變化，近似的認為是一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱3.4.1.4穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱類型水工藝設(shè)備中的導(dǎo)熱過程沒有內(nèi)熱151多層平壁的穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱多層平壁的穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱152(2)圓筒壁穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱水工藝設(shè)備中有許多圓筒狀的設(shè)備部件或材料，要換熱或防止散熱。這些圓筒狀物體的長度遠大于壁厚，沿軸向的溫度變化可以忽略不計(2)圓筒壁穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱水工藝設(shè)備中有許多圓筒狀的設(shè)備部件或材153多層圓筒壁多層圓筒壁154接觸熱阻接觸熱阻：對于多層平壁和多層圓筒壁，其表面一般不是完全平整光滑的，兩固體直接接觸時，其界面不是完全與平整的面接觸，而是點接觸。當(dāng)導(dǎo)熱過程在這兩個點接觸的固體之間進行時，就會有一個額外的熱阻，這種熱阻稱為接觸熱阻。接觸