空气储罐的焊接工艺设计
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本次设计为压缩空气储罐，在十天的时间中，通过查阅相关数据及对国家标准的查找计算出合适的尺寸，设计出主体设备及相关配件，画出装备图零件图以及课程设计说明书。
压缩空气储罐的设计一般由筒体、封头、法兰、支座、接口管及人孔等组成。常、低压化工设备通用零部件大都有标准，设计时可直接选用。各项设计参数都正确参考了行业使用标准或国家标准，这样让设计有章可循，并考虑到设计要求，合理地进行设计。
圆筒的薄膜应力为σt=Pt(Di+δε)/2δε=119.67Mpa
0.9φσs=169.2Mpa
即 ，所以水压试验合格
由于该空气储罐壁厚8mm，属于薄壁，只需计算轴向和周向应力。
4.2圆筒轴向弯矩计算
圆筒的平均半径为Ra=Di/2+δd/2=604mm
储罐总质量m=筒体质量+封头质量+空气质量+接管质量=594.77kg
课程设计说明书
题目：2 空气储罐的焊接工艺设计
专业年级：
姓 名：
学 号：
绪 论
课程设计是一个总结性教学环节，是培养学生综合运用本门课程及有关选修课程的基本知识去解决某一设计任务的一次训练。在整个教学计划中，它也起着培养学生独立工作能力的重要作用。
课程设计需要学生自己做出决策，即自己确定方案，选择流程，查取资料，进行过程和设备计算，并要对自己的选择做出论证和核算，经过反复的分析比较，择优选定最理想的方案和合理的设计。所以，课程设计是培养学生独立工作能力的有益实践。
第三章 容器的结构设计
3.1圆筒厚度的设计
由于该容器储存压缩空气，所以该容器的焊缝都要采用全焊透结构，需要对该储罐进行局部探伤，所以取焊缝系数为φ=0.8
圆筒材料Q235-B，设计压力1.0Mpa,查NT-1，可得：
计算厚度δ=6.3mm
设计厚度=δ+C2=6.3+1=7.3mm 取整后取为δd=8.0mm
按《鞍式支座标准》JB1167-81
表3-6 鞍座尺寸表
公称直径Di
鞍座长度L0
鞍座高度H
鞍座质量m
鞍座边角θ
1200mm
1080mm
200mm
40㎏
120°
3.5.2鞍座的安装位置
根据[2]中6.1.1规定，应尽量使支座中心到封头切线的距离A小于等于
图3-3 鞍座安装位置
4.1水压试验应力校核
试验压力Pt=1.25Pc=1.25Mpa
2、最高工作压力：0.909MPa
3、使用温度：0～100
4、工作介质：压缩空气
5、全容积：2
6、设计压力： 1.0
7、公称直径：根据筒体全容积，粗定筒体公称直径为1200mm。
8、焊接接头系数：0.8
9、主要元件材料的选择：
根据GB150-1998[1]表4-1，选用筒体、鞍座等材料为Q235-B，其许用应力 ;
第一章 压缩空气的特性
中文名称： 压缩空气
主要成分： 氮气、氧气等。
外观与性状：无色无味
沸点(℃)：－192℃（101.3千帕）
相对密度(水=1)： 0.9
健康危害：无
环境危害： 无
燃烧危险： 无
危险特性：高压常温储存，高温剧烈震动易爆。
特性总述：
压缩空气，即被外力压缩的空气。它具有下列明显的特点：清晰透明，输送方便，没有特殊的有害性能，没有起火危险，不怕超负荷，能在许多不利环境下工作，空气在地面上到处都有，取之不尽。
δ=KPcDi/(2［σ］t φ-0.5Pc)
取整后取为δd=8.0mm
3.3筒体和封头的结构设计
由封头长短轴之比为2，即 ，得
查标准[4]中表B.1 EHA和B.2 EHA表椭圆形封头内表面积、容积，质量，见表3-1和图3-1。
取装料系数为0.9，则
即
算得
表3-1封头尺寸表
公称直径DN mm
总深度H mm
通过课程设计,学生应该注重以下几个能力的训练和培养：
1. 查阅资料，选用公式和搜集数据的能力；
2. 树立既考虑技术上的先进性与可行性，又考虑经济上的合理性，并注意到操作时的劳动条件和环境保护的正确设计思想，在这种设计思想的指导下去分析和解决实际问题的能力；
3. 迅速准确的进行工程计算的能力；
4. 用简洁的文字，清晰的图表来表达自己设计思想的能力
来源：大气中的空气常压为0.1Mpa，经过空气压缩机加压后达到理想的压力。
作用或用途：
压缩空气是仅次于电力的第二大动力能源，又是具有多种用途的工艺气源，其应用范围遍及石油、化工、冶金、电力、机械、轻工、纺织、汽车制造、电子、食品、医药、生化、国防、科研等行业和部门。
第二章 设计参数的选择
1、设计题目：压缩空气储罐设计
内表面积A
容积
质量Kg
1200
325
1.6552
0.2545
106
3
很据实际情况，开二个孔焊接接管，一个为进料孔，一个为出料孔，两空参数相同。接管尺寸如下：
Di=50mm, H=60mm, δ=8mm
3.5鞍座选型和结构设计
3.5.1鞍座选型
该卧式容器采用双鞍式支座，初步选用轻型鞍座。材料选用Q235-B。
3.2封头厚度的计算
从受力和制作角度分析，球形封头是最理想的结构形式。但其缺点是深度大、冲压较困难；而椭圆形封头深度币半径小，易于冲压成型，是目前低压容器中用的较多的。故采用标准椭圆形封头，各参数与筒体相同。
查标准JB/T4746-2002[4]中表1，得公称直径
选用标准椭圆形封头，根据椭圆形封头计算公式：
满足条件
4.4切向剪应力的计算及校核
4.4.1圆筒切向剪应力的计算
根据[2]中式7-9计算，查[2]中表7-2，得：
4.4.2圆筒被封头加强（
根据[2]中式7-10，计算得：
4.4.3切向剪应力的校核
圆筒的切向剪应力不应超过设计温度下材料许用应力的0.8倍，即 。封头的切向剪应力，应满足
支座反力F=mg/2=(594.77×9.81)/2=2971.35N
4.2.1圆筒中间截面上的轴向弯矩
根据[2]中式7-2，得：
4.2.2鞍座平面上的轴向弯矩
根据[2]中式7-3，得：
筒体受剪力图
筒体受弯矩图
4
4.3.1圆筒中间截面上由压力及轴向弯矩引起的wenku.baidu.com向应力
最高点处：
最低点处：
4.3.2由压力及轴向弯矩引起的轴向应力计算及校核
鞍座平面上，由压力及轴向弯矩引起的轴向应力，按下式计算：
a).当圆筒在鞍座平面上或靠近鞍座处有加强圈或被封头加强（即 ）时，轴向应力 位于横截面最高点处.
取鞍座包角 ，查表7-1（JB/T4731-2005）得， .则
b).在横截面最低点处的轴向应力 ：
4.3.3圆筒轴向应力校核
（5-3）
查图4-8[10]得， ,则
压缩空气储罐的设计一般由筒体、封头、法兰、支座、接口管及人孔等组成。常、低压化工设备通用零部件大都有标准，设计时可直接选用。各项设计参数都正确参考了行业使用标准或国家标准，这样让设计有章可循，并考虑到设计要求，合理地进行设计。
圆筒的薄膜应力为σt=Pt(Di+δε)/2δε=119.67Mpa
0.9φσs=169.2Mpa
即 ，所以水压试验合格
由于该空气储罐壁厚8mm，属于薄壁，只需计算轴向和周向应力。
4.2圆筒轴向弯矩计算
圆筒的平均半径为Ra=Di/2+δd/2=604mm
储罐总质量m=筒体质量+封头质量+空气质量+接管质量=594.77kg
课程设计说明书
题目：2 空气储罐的焊接工艺设计
专业年级：
姓 名：
学 号：
绪 论
课程设计是一个总结性教学环节，是培养学生综合运用本门课程及有关选修课程的基本知识去解决某一设计任务的一次训练。在整个教学计划中，它也起着培养学生独立工作能力的重要作用。
课程设计需要学生自己做出决策，即自己确定方案，选择流程，查取资料，进行过程和设备计算，并要对自己的选择做出论证和核算，经过反复的分析比较，择优选定最理想的方案和合理的设计。所以，课程设计是培养学生独立工作能力的有益实践。
第三章 容器的结构设计
3.1圆筒厚度的设计
由于该容器储存压缩空气，所以该容器的焊缝都要采用全焊透结构，需要对该储罐进行局部探伤，所以取焊缝系数为φ=0.8
圆筒材料Q235-B，设计压力1.0Mpa,查NT-1，可得：
计算厚度δ=6.3mm
设计厚度=δ+C2=6.3+1=7.3mm 取整后取为δd=8.0mm
按《鞍式支座标准》JB1167-81
表3-6 鞍座尺寸表
公称直径Di
鞍座长度L0
鞍座高度H
鞍座质量m
鞍座边角θ
1200mm
1080mm
200mm
40㎏
120°
3.5.2鞍座的安装位置
根据[2]中6.1.1规定，应尽量使支座中心到封头切线的距离A小于等于
图3-3 鞍座安装位置
4.1水压试验应力校核
试验压力Pt=1.25Pc=1.25Mpa
2、最高工作压力：0.909MPa
3、使用温度：0～100
4、工作介质：压缩空气
5、全容积：2
6、设计压力： 1.0
7、公称直径：根据筒体全容积，粗定筒体公称直径为1200mm。
8、焊接接头系数：0.8
9、主要元件材料的选择：
根据GB150-1998[1]表4-1，选用筒体、鞍座等材料为Q235-B，其许用应力 ;
第一章 压缩空气的特性
中文名称： 压缩空气
主要成分： 氮气、氧气等。
外观与性状：无色无味
沸点(℃)：－192℃（101.3千帕）
相对密度(水=1)： 0.9
健康危害：无
环境危害： 无
燃烧危险： 无
危险特性：高压常温储存，高温剧烈震动易爆。
特性总述：
压缩空气，即被外力压缩的空气。它具有下列明显的特点：清晰透明，输送方便，没有特殊的有害性能，没有起火危险，不怕超负荷，能在许多不利环境下工作，空气在地面上到处都有，取之不尽。
δ=KPcDi/(2［σ］t φ-0.5Pc)
取整后取为δd=8.0mm
3.3筒体和封头的结构设计
由封头长短轴之比为2，即 ，得
查标准[4]中表B.1 EHA和B.2 EHA表椭圆形封头内表面积、容积，质量，见表3-1和图3-1。
取装料系数为0.9，则
即
算得
表3-1封头尺寸表
公称直径DN mm
总深度H mm
通过课程设计,学生应该注重以下几个能力的训练和培养：
1. 查阅资料，选用公式和搜集数据的能力；
2. 树立既考虑技术上的先进性与可行性，又考虑经济上的合理性，并注意到操作时的劳动条件和环境保护的正确设计思想，在这种设计思想的指导下去分析和解决实际问题的能力；
3. 迅速准确的进行工程计算的能力；
4. 用简洁的文字，清晰的图表来表达自己设计思想的能力
来源：大气中的空气常压为0.1Mpa，经过空气压缩机加压后达到理想的压力。
作用或用途：
压缩空气是仅次于电力的第二大动力能源，又是具有多种用途的工艺气源，其应用范围遍及石油、化工、冶金、电力、机械、轻工、纺织、汽车制造、电子、食品、医药、生化、国防、科研等行业和部门。
第二章 设计参数的选择
1、设计题目：压缩空气储罐设计
内表面积A
容积
质量Kg
1200
325
1.6552
0.2545
106
3
很据实际情况，开二个孔焊接接管，一个为进料孔，一个为出料孔，两空参数相同。接管尺寸如下：
Di=50mm, H=60mm, δ=8mm
3.5鞍座选型和结构设计
3.5.1鞍座选型
该卧式容器采用双鞍式支座，初步选用轻型鞍座。材料选用Q235-B。
3.2封头厚度的计算
从受力和制作角度分析，球形封头是最理想的结构形式。但其缺点是深度大、冲压较困难；而椭圆形封头深度币半径小，易于冲压成型，是目前低压容器中用的较多的。故采用标准椭圆形封头，各参数与筒体相同。
查标准JB/T4746-2002[4]中表1，得公称直径
选用标准椭圆形封头，根据椭圆形封头计算公式：
满足条件
4.4切向剪应力的计算及校核
4.4.1圆筒切向剪应力的计算
根据[2]中式7-9计算，查[2]中表7-2，得：
4.4.2圆筒被封头加强（
根据[2]中式7-10，计算得：
4.4.3切向剪应力的校核
圆筒的切向剪应力不应超过设计温度下材料许用应力的0.8倍，即 。封头的切向剪应力，应满足
支座反力F=mg/2=(594.77×9.81)/2=2971.35N
4.2.1圆筒中间截面上的轴向弯矩
根据[2]中式7-2，得：
4.2.2鞍座平面上的轴向弯矩
根据[2]中式7-3，得：
筒体受剪力图
筒体受弯矩图
4
4.3.1圆筒中间截面上由压力及轴向弯矩引起的wenku.baidu.com向应力
最高点处：
最低点处：
4.3.2由压力及轴向弯矩引起的轴向应力计算及校核
鞍座平面上，由压力及轴向弯矩引起的轴向应力，按下式计算：
a).当圆筒在鞍座平面上或靠近鞍座处有加强圈或被封头加强（即 ）时，轴向应力 位于横截面最高点处.
取鞍座包角 ，查表7-1（JB/T4731-2005）得， .则
b).在横截面最低点处的轴向应力 ：
4.3.3圆筒轴向应力校核
（5-3）
查图4-8[10]得， ,则