无缝气瓶定期检测中不能忽视形位误差的检测

气瓶定期检验单位将气瓶的形位误差视为气瓶制造过程中的误差, 只是气瓶外表面质量的要求, 对气瓶的性能没有多大的影响, 而且, 已在气瓶出厂监督检验中检测过, 不需要仔细检测。其实, 气瓶制造允差的控制 (即形位公差的要求) 不只是为了气瓶的外表面质量, 更重要的是气瓶的形位误差对气瓶的性能存在着影响。为此, 在GB5099—1994无缝气瓶的条款中, 规定了气瓶的制造允差 (其中包括圆度、直线度和垂直度) , GB13004—1999钢制无缝气瓶定期检验与评定中, 也针对使用中的气瓶的再检, 分别提出了与GB5099—1994相同的形位公差的检验要求。本文, 气瓶形位误差对气瓶性能的影响进行了简要的分析, 并气瓶形位误差检测进行简要的介绍。

1 形位误差对气瓶性能的影响

下面以气瓶的圆度误差为例, 分析一下气瓶形位误差对气瓶性能的影响。由于制造工艺因素造成的气瓶筒体椭圆 (非理想椭圆, 下同) , 对气瓶的应力状态的影响是较大的, 因为气瓶在内压作用下, 气瓶的筒体将由不圆趋向变圆, 在变化中, 其椭圆的长轴部位曲率将要减小, 由此产生的附加弯曲应力, 在气瓶的外表面为压应力, 在其内表面为拉应力;其椭圆短轴部位, 曲率将要变大, 由此产生的附加弯曲应力, 在气瓶的外表面为拉应力, 而在其内表面为压应力, 也就是说, 当气瓶筒体为椭圆时, 筒体各处的应力, 除了薄膜应力外, 还存在着附加弯曲应力。这种附加应力, 以椭圆的长轴与轴处为最大, 在长轴部位的外表面上的总应力较薄膜应力为小, 而在其内表面上则较薄膜应力大;在短轴部位的外表面总应力比薄膜应力大, 而在其内表面则比薄膜应力为小。所以, 长轴部位的内表面和短轴部位的外表面是危险点。由椭圆引

起的附加应力, 可以用解析方法或有限单元法进行计算, 计算的结果表明附加应力是较大的, 个别达到薄膜应力的50%, 这足以使气瓶在危险点出提前达到屈服。这种结论已为气瓶应力应变测定数据所证实。

同样, 气瓶筒体椭圆度也会气瓶的水压试验 (无论是用容积残余变形率, 还是容积弹性变形量作叛废基准) 的测试结果, 造成较大的影响。这是因为带有圆度误差的气瓶, 在其内压作用下, 其形状首先会趋于变圆。众所周知, 在一定长度的闭合曲线所围成的各种图形中, 唯有圆形具有最大的面积。所以, 椭圆气瓶在内压升高过程中, 除发生弹性变形和塑性变形之外, 还要产生附加容积增大, 致使气瓶的容积全变形值 (V) 或气瓶容积弹性变形量 (E·E) 增大。

实际上, 气瓶的容积残余变形值 (△V′) , 同样也受圆度误差的影响。这就是说, 由于圆度误差的存在, 会使气瓶在弹塑性阶段发生塑性变形, 有可能发于气瓶的外壁表面, 这种现象主要发生于气瓶横截面轮廓曲率半径过大的部位上。塑性变形自外壁表面一旦出现, 那么, 外壁表面便会向内壁产生塑性流动。因而会使测出的容积残余变形值 (△V′) 偏小。然而气瓶圆度误差对其容积残余变形值的影响程度不象对容积全变形值 (△V) 那样大。这些都会影响检测结果。

2 气瓶形位误差的检测

直线度检测:直线度是限制实际素线对理想直线变动量的一项指标。最常用的检测方法是光隙法, 应用光隙法检测气瓶筒体直线度时, 常用工具为刀口尺或平尺。用刀口尺 (平尺) 检测被测要素 (即气瓶轴向表面的每条素线) 是将刀口尺 (平尺) 的工作面直接与被检测要素接

5求修改后的齿轮变位系数

在z1=18、z2=49的高变位齿轮基础上进行角变位, 则计算如下 (见表1、2) 。

经过角变位以及变位系数的重新分配后, 得齿轮零件如图1所示。

实践证明, 经过二次变位后的齿轮, 投入使用后, 不仅满足了该齿轮与其它齿轮在空间上的装配要求, 也满足了该齿轮在传动中的工触, 根据刀口尺 (平尺) 工作面与被检测要素间透光程度, 即光隙的大小来评定被检测要素的直线度误差。当光隙较小时, 可按标准光隙估读, 当光隙较大时, 可用塞尺测量。

圆度的检测:圆度是限制实际圆对理想圆变动量的一项指标。首先应明确:圆度误差是在同一横剖面内包容实际轮廓且半径差为最小的两同心圆间的距离, 也就是说作两同心圆, 把横截面的实际轮廓紧紧地包容在里面, 此两同心圆半径差就是圆度误差值。在生产中, 圆度的测量方法有半径测量法、两点、三点测量法和直角座标测量法等。其中, 两点测量方便, 设备简单, 尤其是对于气瓶显示出它的优点, 因为气瓶的精度要求不高, 采用两点测量更为经济合理。

垂直度检测:对于垂直度误差的测量, 常常是通过一个直角的转换, 变成类似平行度的测量。气瓶的垂直度的检测, 是将气瓶放置在平台上 (即以气瓶底平面为基准) 然后用长度为三分之一气瓶筒体长度的直角尺进行测量。但需取数个测量方向 (即任意方向) 上测得筒体素线与直角尺间隙中的最大值作为该气瓶的垂直度误差。

3结语

气瓶的形位误差不管从设计图样到加工成气瓶, 在这个过程中, 无论加工装备的精度如何高, 操作人员技术水平如何好, 都存在的。虽然, 在气瓶出厂监督检验中检测过, 这种监督检测是属于抽检, 代表不了每只气瓶, 而且, 形位误差对气瓶性能的影响较大, 气瓶检验单位对社会、对用户、对自己的检验检测负责的态度, 认真进行检测, 不可忽略。

艺要求, 齿轮传动平稳, 切削流畅, 多个卷筒已加工成品, 达到了设计的预期目标。

参考文献

[1]机械设计计算 (第二版) [M]北京:化学工

业出版社, 1982.

关键词：无缝气瓶,形位误差,影响,检测