横向型波纹管膨胀节设计-开题报告

毕业设计（论文）开题报告系（部）：机电工程系 20 年 3 月 6 日 课题名称 横向型波纹管膨胀节设计学生姓名 专业班级 课题类型 工程设计指导教师 职称 课题来源 工程1. 综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义波纹管起源于 1885 年。当时的勒瓦尔（Levavssewr）和威茨曼（witzemann）在巴黎吕埃尔地区的戎歇尔（Jonchere）工厂研制出了相互咬合连接的金属软管（一种首饰），从而推动了十九世纪末、二十世纪初条件类型的缠绕式波纹状金属软管的发展，这种柔性金属管还不作为膨胀节的波纹管，但金属材料通过特殊加工成为某种几何形状可以获得理想的柔性的理论和实践为波纹管的诞生奠定了基础。 1929 年钢制波纹管研制成功，仍不是膨胀节所需的波纹管，直到 1952 年才出现了用不锈钢制成的单层和双层波纹管。良好的承压能力、理想的柔性和足够的位移疲劳寿命，推动了西方发达国家波纹管式膨胀节理论研究和制造工艺的发展。1955 年美国膨胀节（膨胀节）制造商协会成立。1958 年该协会技术委员会制定第一部 EJMA 标准，80、88、93、2000 陆续修定和再版。日本五十年代初引进美国技术（东螺、东洋、奥库达）。我国波纹管研制始于 50 年代，最早是仪器仪表行业，侧重于弹性元件研究，用于装置和管路系统的波纹膨胀节的研究、研制，是由几个分别属于不同工业系统的企业和研究所、晨光（307）和 211 厂为航天（七机部）而研制，725 为船舶（六机部）、上海异型钢管厂为冶金部研制真正向市场推介，应该说是在80 年代初。随着钢铁、化工、大型工程项目的引进，推动了我国波纹管工业的迅猛发展。现在，我国无论波纹管理论研究，还是制造工艺已经达到了世界先进水平。如果说七十年代末、八十年代初我国膨胀节市场还基本被西方七国垄断的话，那么今天外国同行在中国市场已无立足之地了（2002 年，一家德国公司在中国承建 90 万千瓦发展机组，所用膨胀节，连同其管道系统应力分析软件原打算采用德国产品，但在竞争中，我们的产品和分析软件取得了胜利）。无论是高等院校、研究设计院所，还是骨干企业，对我国波纹膨胀节的理论研究和应用技术开发，都达到了相当先进的水平，如膨胀节应力分析、波纹管承载与位移应力分布显示等都达到了国际水准。它之所以受到工程人员的特别关注 主要是其应用日益广泛航天航空、石油、化工、冶金、热力、水利、电力、原子能等部门就连机车船舶等交通部门及高层建筑民用大楼也不可缺少它。膨胀节不仅可以补偿管道位移还兼有减振降噪密封性好的作用使管道之间及管道与设备之间实现了柔性连接。同时它又是一个比较特殊的受力结构在使用中即要求较高的承压能力又要有良好的柔性，这本身就是一对矛盾此外还应具有一定的稳定性和疲劳寿命。因此膨胀节在设计选材制造试验等方面不能等同于一般的容器和管件的刚度结构，其自身具有独特性和复杂性在设计时必须遵循一定的规范和标准。波纹管膨胀节分类：一次性波纹管补偿器；U 型金属膨胀节波纹管补偿器；三维煤粉专用波纹补偿器；铰链波纹补偿器（JJL 型） ；平衡型曲管压力波纹补偿器；球型 QB 型不锈钢波纹补偿器等等。金属波纹膨胀节在工程上具有广泛用途，选用合适的膨胀节可以改善设备管系的受力状态，保证其安全稳定运行。若选型不当，会使膨胀节在承受压力的同时对管道产生很大的压力反力，从而使管系出现失稳现象。因此对膨胀节的性能要求进行详细研究和了解后，再进行选型。横向大拉杆波纹管膨胀节是由中间管连接的两个几何参数和波数相同的波纹管及拉杆、端板组成的挠性部件。主要用于补偿单平面或多平面弯曲管段的横向位移。适用于L型和型管系。由于拉杆能承受压力推力和其他附加外力的作用，膨胀节自身吸收内压推力，不会对管道产生外力，因此膨胀节两端的管道可使用中间固定支架或导向支架，降低施工成本，提高施工效率。其具有柔性好、耐腐蚀、耐高温、耐磨损和疲劳寿命长的特点，可吸收管道的轴向、横向及角向位移。已为国内外多家大型水泥厂、钢厂、电厂、化工厂等重点行业企业配套横向大拉杆波纹管膨胀节性能特点：由中间管所连接的两个波纹管及拉杆、端板和球面与锥面垫圈等结构件组成，主要吸收横向位移，也可用于补偿轴向、横向、角向以及由这三种形式合成的任意方向的位移。推荐使用将复式拉杆型膨胀节安装在呈 90的 Z 形管道的中间短管臂内以补偿两端长管线轴向位移。横向位移是波纹管一端和另外一端纵轴垂直方向上的相对位移。单式波纹管可以有横向位移，但是位移量是很小的。一个很好的解决方法是如图 2 采取复式波纹管。结果是横向位移补偿量增大并且作用力减小。横向大拉杆波纹管膨胀节应用范围：主要用于”L”型和”Z”型管系中。金属波纹管膨胀节主要为保障管道安全运行，其具有以下意义：（1）补偿吸收管道轴向、横向、角向受热引起的伸缩变形。（2）吸收设备振动，减少设备振动对管道的影响。（3）吸收地震、地陷对管道的变形量 2，研究的基本内容，拟解决的问题2.1， 课题：横向型波纹管膨胀节设计设计的主要内容如下：a，完成横向型波纹膨胀节应用和设计方法研究；b，进行波纹管的参数和尺寸性能设计； c，进行结构设计计算；d，绘制装配图和一套零件图e，熟悉模具 CAD/CAM/CAE 技术应用f，熟悉应用相关手册、标准、图表等技术资料2.2 ，设计任务20#钢管道规格 273*8，介质压力 0.5MPa，介质温度 300，吸收横向位移 100mm，波纹管波根外径 273mm，波谷半径 8mm，模具最大波数 8，最大波高58mm。许用寿命 1000 次。2.3，拟解决的主要问题有：（1）进行横向型波纹膨胀节应用调研和设计过程研究，查阅相关文献资料和标准（GB150、GB/T12777-2008 ） ，制定设计方案。（2）进行总体结构的初步设计以及关键元件波纹管的参数和尺寸性能设计。（3）进行结构设计，完成结构强度计算。确定零部件尺寸和总体尺寸（4）绘制零件图和装配图。（5）查阅和专业相关的英文资料，并翻译成中文（6）按照毕业设计说明书的内容、格式及要求，撰写毕业设计说明书3，研究步骤、方法及措施(1) 查阅相关资料，了解波纹管的模型结构，用 CAD 绘制出波纹管的整体形状结构，描绘出各个部件的结构，计算出各个部件的大小和主要尺寸。完成各个零部件之间的模拟组装。(2) 结合机械设计机械原理等资料，对波纹管和各个部件的结构件进行设计，完成结构的强度计算。确定零部件尺寸和整体尺寸。并绘制出零件图和装配图。4，研究工作进度1-2 周 查阅分析相关的资料，撰写开题报告并翻译相关英文资料。3-4 周 确定设计方案，进行初步计算，绘制草图。5-7 周 进行结构设计计算和控制系统选型设计。8-10 周 进行控制程序编程及调试。11-12 周 绘制零件图和总装配图以及程序框图。13-15 周 撰写设计说明书，修改，准备答辩。5，要参考文献1 寿比南,张忠考等.GB/150-1998钢制压力容器S.北京:中国标准出版社.19982 蔡善祥,李建国等.GB/16749-1997压力容器波形膨胀节S.北京:中国标准出版社.19973 徐灏.机械设计手册M 北京:机械工业出版社.1995.54 李永生.波形膨胀节实用技术M.北京:化学工业出版社.20005 陆化生.波形管膨胀节在热力管道中的应用M.甘肃冶金.20066 单辉祖.材料力学教程M.北京:国防工业出版社.19827 王志文,蔡仁良等.化工容器设计M.北京:化学工业出版社.2005 8 樊大钧.波纹管设计学M.北京:北京理工大学出版社.19889 段玫,钟玉平等.GB/T 12777-2008金属波纹管膨胀节通用技术条件S.北京:中国标准出版社.2008 10 成大先.机械设计手册M.北京:化学工业出版社.200911 濮良贵，纪名刚等.机械设计M.北京.高等教育出版社.200612 何铭新，钱可强等.机械制图M.北京.高等教育出版社.200413 王昆，何小柏，