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圓錐形封頭廣泛用做許多容器的底蓋,如啤酒加工用的錐形發(fā)酵罐,它的優(yōu)點(diǎn)是便于收集并卸除這些設(shè)備中的固體物料。此外有一些設(shè)備上下部分的直徑不等,也常用圓錐形殼體將直徑不等的兩段塔連接起來,這時(shí)的圓錐形殼體叫作變徑段。
圓錐形封頭在內(nèi)壓作用下,在封頭器壁上會(huì)產(chǎn)生與圓柱形筒壁相類似的環(huán)向與徑向拉伸應(yīng)力,因?yàn)橛捎跊]有考慮封頭與筒體交界處的邊緣力,因而往往是不夠的。封頭對(duì)金屬坯料施加外力,使其產(chǎn)生塑性變形、改變尺寸、外形及改善機(jī)能,用以制造機(jī)械零件、工件、工具或毛坯的成形加工方法。和前邊分析無折邊球形封頭與筒體聯(lián)接處的受力情況相類似,錐形封頭與簡(jiǎn)體交界處也存在著局部應(yīng)力,所以在設(shè)計(jì)圓錐形封頭時(shí),需要根據(jù)在局部應(yīng)力的基礎(chǔ)上,進(jìn)行考慮。
由于錐形封頭的特殊性,其與筒體相連接的地方,存在幾何形狀的變化,其曲率半徑發(fā)生變化。因此,在連接處會(huì)產(chǎn)生一定的橫向推力,從而會(huì)引起較大的邊緣應(yīng)力,容易發(fā)生彎曲。封頭廠家封頭產(chǎn)品的厚度愈大,隨著產(chǎn)品形狀變量的增多,封頭產(chǎn)品的強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度增顯著進(jìn)步,硬度值增加。所以在錐形封頭的設(shè)計(jì)過程中,除對(duì)錐形封頭的厚度進(jìn)行計(jì)算外,還應(yīng)對(duì)錐形封頭大、小端進(jìn)行校核,判斷錐形封頭與筒體的連接部分是否需要加強(qiáng)。
在計(jì)算過渡段,或者加強(qiáng)段所需要的厚度時(shí),應(yīng)該注意其數(shù)值不得小于與其相連接的錐殼的厚度,同時(shí)要滿足大于相連圓筒內(nèi)直徑的0.3%。
壓力容器上采用的封頭有很多類型,其中以錐形封頭為特殊,在壓力容器上得到廣泛采用。按照錐形封頭的承壓方式可將其分為承受外壓的錐形封頭和承受內(nèi)壓的錐形封頭。本文對(duì)承受內(nèi)壓的錐形封頭進(jìn)行討論。
內(nèi)壓錐形封頭按照翻邊和不翻邊分為三類--大小口都不翻邊,大口翻邊小口不翻邊,大小口都翻邊。這些錐形封頭大多用在立式容器的下封頭處,主要是為了使流體向下流動(dòng)時(shí)順暢;也有應(yīng)用在立式容器的中間,作為變換直徑的變徑段。半頂角α≤30°;若α≥30°時(shí),就應(yīng)采取翻邊、補(bǔ)強(qiáng)等方法進(jìn)行處理;若α>60°時(shí),就應(yīng)該采用應(yīng)力分析設(shè)計(jì)了。錐形封頭的原料也有很多種,比較常見的有碳鋼,不銹鋼及合金鋼等。