螺纹强度校核公式国际上航空航天、消防救助和民用等诸多工业领域使用的储气瓶,正朝着工作压力高,储气量大并且更加安全可靠的方向发展。缠绕气瓶作为国内外储气瓶的先进科学技术,较好地满足气瓶发展的需要。铝合金内胆作为缠绕气瓶的内衬,同普通的钢质内胆相比减轻了气瓶的重量,此外,铝合金固有的氧化膜使该内胆具有较强的耐蚀性,延长了气瓶的使用寿命。目前对该产品还没有相应的国家
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和行业标准,只有各企业制定的企业标准,企标中未能对内胆端部螺纹的强度提出明确计算方法。为了保证安全,端部螺纹的强度需要进行校核计算。本文针对铝合金内胆端部螺纹的强度校核给出了3种计算方法。1计算方法简介1.1方法1铝合金内胆端部内螺纹和螺塞外螺纹的旋合情况见图1,计算取值见图2。根据螺纹联接章节中螺纹牙强度校核的计算公式,内、外螺纹计算公式分别如下:(1)(2)其中,[τps]=0.5Rps(3)[τp]=0.5Rp(4)式中:τ内、τ外为螺纹承受的内、外切应力,MPa;[τps]为瓶阀螺塞螺纹许用切应力,MPa;[τp]为内胆端部螺纹许用切应力,MPa;Rps为瓶阀螺塞材料的抗拉强度,MPa;Rp为内胆材料的抗拉强度,MPa;F为最大轴向载荷,N;kz为载荷不均系数;z为旋合螺纹牙数;d1为外螺纹小直径,mm;D为内螺纹大直径,mm;d为螺纹公称直径,mm;b为螺纹牙根部宽度,mm;h为螺纹牙工作高度,mm;普通螺纹的螺纹牙根部宽度b=0.87P(P为螺距)mm。将式(1)～式(2)变化后得出内、外螺纹计算公式:πDbz[τp]≥F(5)πd1bz[τps]≥F(6)当内胆端部开口处的内螺纹为直螺纹时,直螺纹不少于6个螺距,并且在缠绕气瓶试验压力下,剪切安全系数不低于10,螺纹必须贯通整个胆颈,啮合紧密。可以理解为:计算的切应力至少为缠绕气瓶水压试验压力的10倍,即F=10PhA。由此得出内、外螺纹强度校核公式如下:kzπDbz[τp]≥10PhA(7)kzπd1bz[τps]≥10PhA(8)式中:Ph为缠绕气瓶水压试验压力,MPa;A为内胆端面内螺纹开孔受压面积(取内螺纹的大径),mm2。可以看出,式(7)～式(8)均和载荷不均系数kz有关。而对于大直径的螺纹,kz并不十分准确,所以式(7)和式(8)的计算结果为近似结果。内胆与瓶阀螺塞螺纹紧密啮合,故而不考虑载荷不均情况,认为内胆与瓶阀螺塞连接载荷均匀分布。kz取值1,简化计算公式。1.2方法2校核缠绕气瓶在最小安全系数(即气瓶爆破压力与工作压力之比)的情况下,内胆端部螺纹是否安全。试验压力为5/3倍
设计
领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计
工作压力,气瓶的最小安全系数(爆破压力与工作压力之比)为3.4。螺纹强度校核公式参见式(1)～式(8)。1.3方法3计算依据:①螺纹切应力许用值一般取0.5倍的抗拉强度值[4~5]。②根据内胆端部螺纹的受力状况和强度校核的原理,取内胆端部开口处为直螺纹时,计算的切应力至少为缠绕气瓶水压试验压力的10倍。由此得出,螺纹的强度校核必须同时满足下列公式:0.5RpASn≥10PhA(9)0.5RpsASs≥10PhA(10)式中ASn为内胆端面内螺纹的最小切应力面积,mm2ASs为螺塞外螺纹的最小切应力面积,mm2。A为内胆端面内螺纹开孔受压面积(取内螺纹的大径),mm2。根据螺纹切应力面积计算公式计算ASn、ASs。
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