各種連接的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 在壓力容器設(shè)計(jì)中常常遇到半球形封頭與筒體的連接的結(jié)構(gòu)。厚度不太厚的情況下可以封頭和筒體等厚，但是在壓力較高，筒體和封頭都比較厚并且筒體和封頭厚度相差較多的時(shí)候，采用等厚度結(jié)構(gòu)顯然是不合理的。關(guān)于封頭比筒體薄的情況，GB150的附錄J和JB4732附錄H都推薦了幾種結(jié)構(gòu)尺寸（如GB150圖J1（d）、（e）、（f））。其中： 結(jié)構(gòu)1：圖J1（d）是筒體和封頭中徑對(duì)齊的結(jié)構(gòu)。 結(jié)構(gòu)2：圖J1（e）的結(jié)構(gòu)，筒體和封頭中徑有≤0.5（δn－δb）的偏離。 結(jié)構(gòu)3;圖J1（f）的結(jié)構(gòu)，筒體和封頭內(nèi)徑對(duì)齊。 這幾種結(jié)構(gòu)都是在筒體和封頭連接的切線處向封頭方向逐漸減薄形成錐形（單面或雙面的）過渡，而在制造時(shí)這是一段單獨(dú)的筒節(jié)—過渡段。所以封頭在底邊有所加強(qiáng)，封頭的等厚部分實(shí)際不是完整的半球而是一個(gè)球冠。這樣實(shí)際上就成了圓筒、過渡段和球冠的連接，例如結(jié)構(gòu)2，有的球冠的深度僅為球半徑的0.8。 結(jié)構(gòu)4：還有一種結(jié)構(gòu)，就是完整的半球形封頭與筒體連接，在連接處內(nèi)徑對(duì)齊，在筒體外側(cè)倒角過渡。這種情況是完整的半球形封頭與筒體連接，不用過渡段，而在筒體外側(cè)有1：3倒角過渡。 2、局部應(yīng)力分析 下面是一個(gè)用ANSYS分析的實(shí)際的例子： 計(jì)算壓力p=16.3MPa，設(shè)計(jì)溫度150°C。 封頭材料是16MnR，設(shè)計(jì)應(yīng)力強(qiáng)度Smh=150MPa，筒體材料為16Mn鍛件，設(shè)計(jì)應(yīng)力強(qiáng)度Smn=157MPa。 筒體內(nèi)直徑2400mm，筒體厚度148mm，封頭厚度96mm。各種結(jié)構(gòu)的封頭內(nèi)半徑略有不同。這個(gè)例子厚度的余量是比較大的，圓整后的有效厚筒體僅為142mm，封頭是70mm。所以應(yīng)力值都比較小。 分析所用單元是三角形6節(jié)點(diǎn)軸對(duì)稱單元。

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視頻作者：泰安力拓封頭制造有限公司

球形封頭是一種常見也是非常常用的一種設(shè)備，而且這種設(shè)備生活中不很常見，但是在工業(yè)上則是非常的常用，而且這種形狀是比較常用的，封頭有很多種，球形封頭則是一種非常常用的一種，而且球形封頭還起到了連接兩端的作用。由于球形封頭綜合性能好，所以在很多領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。球形封頭在熱應(yīng)力的作用下,由于表層開始溫度低于心部,收縮也大于心部而使心部受拉,當(dāng)冷卻結(jié)束時(shí)，由于冷卻體積收縮不能自由進(jìn)行而使表層受壓心部受拉。即在熱應(yīng)力的作用下使工件表層受壓而心部受拉。熱處理工藝等因素的影響。鋼在熱處理過程中由于組織的變化即奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變時(shí)，成體積長(zhǎng)大不一致而產(chǎn)生組織應(yīng)力。

球形封頭是以球殼的球冠部分所形成的封頭，有半球形封頭和無折邊球性封頭兩類。它在同樣容積下表面積小，相同承壓條件下需要的厚度薄，從節(jié)省材料和強(qiáng)度上看，是挺合理的。另外，球形封頭具有鍛打精良，表面光滑，耐酸耐堿耐高溫，外形美觀，質(zhì)感性能強(qiáng)等特點(diǎn)。球形封頭在我們的生活中比較常見，并且無論從工作的強(qiáng)度還是節(jié)省材料上來講，都是一種非常不錯(cuò)的選擇。而且球形封頭的設(shè)計(jì)合理，并采用無角焊縫的鏈接，受力更均勻，使用壽命更長(zhǎng)。壓力容器中，球形封頭所承受的薄膜張力金屬極嘴與玻璃鋼之間是膠接面，膠結(jié)面處的粘接力遠(yuǎn)低于纖維的強(qiáng)度，它不能充分地傳遞球形封頭的經(jīng)向張力；因此在對(duì)球形封頭進(jìn)行受力分析時(shí)，需要把球形封頭看作是一個(gè)兩極開孔的球殼。在分析這個(gè)開孔球殼時(shí)，先將其作為承受內(nèi)壓P的一個(gè)完整球殼來處理

  橢圓封頭（見左圖）又名為橢圓形封頭、橢圓封頭即為由旋轉(zhuǎn)橢圓球面和圓筒形直段兩部分組成的封頭。其與蝶形封頭（見右圖）區(qū)別體現(xiàn)在： 　　橢圓封頭在內(nèi)壓作用下趨圓外壓作用下趨扁與和其連接的筒體恰好相反。也就是說在連接部位產(chǎn)生相反的徑向位移，互相加強(qiáng)抵消了大部分徑向位移使封頭周向壓縮（拉）應(yīng)力筒體周向拉（壓縮）應(yīng)力減少橢圓封頭和筒體連接時(shí)是沒有凸變,它有彎曲半徑是連續(xù)的，不產(chǎn)生應(yīng)力，所以可以用在較高壓力的容器當(dāng)中，而碟形封頭連接處是不連續(xù)的，產(chǎn)力應(yīng)力，一般應(yīng)用在低壓容器當(dāng)中； 　　在制造上，特別是對(duì)沖壓成形的、蝶形封頭好加工的多，實(shí)踐出真知。球冠形封頭是部分球面與圓筒直接連接，因布局簡(jiǎn)略，制造方便，常用作容器中兩獨(dú)立受壓室的中間封頭，也可用作端蓋。由于球面與圓筒連接處沒有轉(zhuǎn)角過渡，所以在連接處相近的封頭和圓筒上都存在相當(dāng)大的不連續(xù)應(yīng)力，其應(yīng)力分布不甚合理。 　　就受力而言橢圓封頭好，但是碟形容易加按照安裝的要求選用 金屬消耗量：在相同預(yù)設(shè)前提下，各類封頭的金屬消耗量按下列順序依次增大：半球形，橢圓形，蝶形，平板形，綜上所述，橢圓形封頭綜合性能優(yōu)于蝶形。設(shè)備預(yù)設(shè)時(shí)不僅僅只考慮受力，選用碟形封頭有時(shí)是因?yàn)檎w布局尺寸小，比如殺菌設(shè)備等。講其實(shí)的一般設(shè)備不只是容器本體，還有機(jī)械傳動(dòng)和電器部分，純粹做容器的企業(yè)是很難在市場(chǎng)上站患上住腳，橢圓形封頭是由半個(gè)橢球面和短圓筒組成，直邊段的作用是避免封頭和圓筒的連接焊縫處呈現(xiàn)經(jīng)向曲率半徑突變，以改善焊縫的受力狀態(tài)。 　　由于封頭的橢球部分經(jīng)線曲率變化平滑連續(xù)，故應(yīng)力分布比較均勻，且橢圓封頭深度較半球形少的多，易于沖壓成型，是今朝中低壓容器中應(yīng)用較多的封頭之一。