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氣瓶形位誤差的氣瓶檢測

 
2氣瓶形位誤差的氣瓶檢測
2.1形位誤差對氣瓶安全性能的影響
2.1.1形位誤差形狀和位置誤差簡稱形位誤差
形狀誤差是指實際形狀對理想形狀的變動量。這個變動量就是實際得到的誤差值。它是用來表示氣瓶表面的一條線,或一個面,加工后本身所產生的誤差,是實際測得值。測量時理想形狀相對于實際形狀的位置,應按最小條件來確定位置誤差是實際位置對理想位置的變動量,它是用來表示氣瓶上的兩個或兩個以上的線面加工后本身所產生的誤差,是實際測得值。測量時,理想位置是相對于基準的理想形狀位置面確定的,基準的理想位置應符合最小條件。
氣瓶標準中規定的直線度和圓度公差都是形狀公差。其中:
(1)直線度
直線度是限制實際素線對理想直線變動量的一項指標。
(2)圓度
圓度是限制實際圓對理想圓變動量的一項指標。
(3)位置公差一垂直度
氣瓶無論是凸形底(加底座),還是三心凹形底,在氣體充裝、氣瓶使用和貯存過程中,氣瓶均需站立,所以,在氣瓶的底部平面與其筒體部位,應有相互位置的要求。這就是氣瓶在設計時,必須給出位置公差的理由。氣瓶從設計圖樣到加工成品,必須經過整個工藝加工的全過程。在這個過程中,無論工裝設備的精度如何高,操作工人的技術水平如何好,氣瓶實際形狀和位置,對理想形狀和位置都要產生偏離量,這就是氣瓶的形狀和位置誤差,在標準中列入了有關形位公差的要求。氣瓶制造允差的控制(即形位公差的要求),不只是為了氣瓶的外觀質量,更重要的是氣瓶的形位誤差對氣瓶性能存在著影響。以氣瓶的圓度誤差為例,由于制造中工藝因素造成的氣瓶筒體橢圓(非理想橢圓),對氣瓶的應力狀態的影響是較大的,因為氣瓶在內壓作用下,氣瓶的筒體將由不圓趨向變圓,在變化中,其橢圓的長軸部位曲率將要減小,由此產生的附加彎曲應力,在氣瓶的外表面為壓應力,在其內表面為拉應力;氣瓶橢圓的短軸部位,曲率將要變大,由此產生的附加應力,在氣瓶的外表面為拉應力,而在內表面為壓應力,也就是說,當氣瓶筒體為橢圓時,筒體各處的應力,除了薄膜應力以外,還存在著附加彎曲應力這種附加應力,以橢圓的長軸與軸處為最大,在長軸部位的外表面上的總應力較薄膜應力為小,而在其內表面上則較膜應力大;在短軸部位的外表面總應力比薄膜應力大,而在其內表面則比薄膜應力為小。所以,長軸部位的內表面和短軸部位的外表面是危險點。由橢圓引起的附加應力,可以用解析方法或有限單元法進行計算,計算的結果表明附加應力是比較大的,個別達到薄膜應力的50%,這足以使氣瓶在危險點處提前達到屈服。這種結論已為氣瓶應力應變測定數據所證實。
同樣,氣瓶筒體橢圓也會給氣瓶的水壓試驗的測試結果,造成較大的影響。這是因為帶有圓度誤差的氣瓶,在其內壓作用下,其形狀首先會趨于變圓。以一定長度的閉合曲線所圍成的各種圖形中,唯有圓形具有最大的面積。所以,橢圓氣瓶在內壓升高過程中,除發生彈性變形和塑性變形之外,還要產生附加容積增大,致使氣瓶的容積全變形值或氣瓶容積彈性變形量增大。
實際上,氣瓶的容積殘余變形值(△V),同樣也受圓度誤差的影響。由于圓度誤差的存在,會使氣瓶在彈塑性階段發生的塑性變形,有可能始發于氣瓶的外壁表面,這種現象主要發生于氣瓶橫截面輪廓曲率半徑過大的部位上。塑性變形自外壁表面一旦出現,那么,外壁表面便會向內壁產生塑性流動,因而會使實測出的容積殘余變形值(△V)偏小。然而氣瓶圓度誤差對其容積殘余變形值的影響程度不象對容積全變形值(△V)那樣大。
2.1.2氣瓶形位誤差的檢測
(1)直線度的檢測
檢測直線度誤差,采用的檢測方法是光隙法或墊塞法。應用光隙法檢測氣瓶筒體直線度時,常用工具為刀口尺(平尺)。用刀口尺(平尺)檢測氣瓶直線度是將刀口尺(平尺)的工作面沿氣瓶軸向與表面直接接觸,根據刀口尺(平尺)工作面與被測要素間透光程度,即光隙的大小來評定氣瓶的直線度誤差。當光隙較小時,可按標準光隙估讀,當光隙較大時,可用厚薄規(塞尺)測量。按上述方法測量若干次,取其中最大的值作為被測氣瓶的直線度誤差。
(2)圓度的檢測
圓度誤差是在同一橫截面內包容實際輪廓且半徑差為最小的兩同心圓間的距離,也就是說作兩同心圓,把橫截面的實際輪廓緊緊地包容在里面,此兩同心圓半徑差就是圓度的誤差值。這就說明圓度的概念和以前橢圓度(即同一截面最大直徑與最小直徑差)的概念是不同的。原因是圓度誤差為兩同心圓最大半徑與最小半徑的差,而橢圓度是測量橫截面的直徑誤差。在生產中,圓度測量方法有半徑測量法、兩點、三點測量法和直角座標測量法等。其中,兩點測量法測量方便,設備簡單,尤其對于氣瓶更顯示出它的優點,因為氣瓶的精度要求不高,采用兩點法測量更為經濟合理,但是,此種方法運用不當,會有很大的測量誤差,不能反映被測對象的真實情況。運用兩點法測量圓度誤差,從理論上講,是假定被測對象具有正弦波動的特性,即氣瓶表面呈“弧邊形”(亦稱棱圓),而實際上氣瓶外表面往往是很復雜的。因此,兩點測量法所反映的圓度誤差是一種近似值,屬于GB1958-2004《產品幾何量技術規范形狀和位置公差檢測規定》中規定的第三種檢測原則測量特征參數原則”的一種具體應用兩點測量法也稱直徑法。該法在同一截面上按多個方向測量直徑的變化情況,錄求各個方向測得值中的直徑最大差值。不過由兩點法測得的直徑最大差值為Fmax則圓度誤差值,可按下式計算:
F=Fmax/2
(3)垂直度檢測
對于垂直度誤差的測量,常常是通過一個直角的轉換,變成類似平行度的測量。氣瓶垂直度的檢測,是將氣瓶放置在平臺上(即以瓶體底平面為基準),然后用長度為三分之一氣瓶筒體長度的直角尺進行測量。但需取數個測量方向(即任意方向)上測得筒體素線與直角尺間中的最大值作為該氣瓶的垂直度誤差。垂直度公差帶的概念采用從氣瓶筒體的實際表面上進行位置誤差的測量,因此,被測表面的形狀誤差(如直線度和圓度)也包含在垂直度誤差之內,而不需要將其排除,這也比較符合氣瓶計量的實際情況。
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