一点关于真空设备设计的资料

未来第一站

* G# m& ?0 b1 p3 o


    最近看了一些真空设备设计的资料，真空设备这块从理论到实际设计还是比较成熟的，也有很多相关标准可循。在这分享一些。
一。真空设备制造工艺技术标准规范全书
    http://pan.baidu.com/s/1i48cq81
) H  y7 ?5 i7 ~' d3 F" `' ]
二。此类问题用软件分析要简便可靠的多，下面是个例子。
真空箱强度的分析与优化
- ^" |* e) ?6 }1 ]( v+ h& v: P近年来真空冷却与气调保鲜技术的有机结合，被誉为21世纪保鲜新技术。其主要内容是由农产品的采摘、真空冷却、气调处理、贮藏和运输等多个环节形成的“冷链”组成。该技术对收获后的新鲜农产品（蔬菜、果品、花卉）的保鲜延长储存期有着明显效果，可扩大农产品异地调配范围，实现不同季节均衡上市，促进出口创汇，具有明显的社会经济效益。该保鲜技术中的一个重要部件是真空箱。它体积庞大，为了抵抗抽真空所导致的压力，一般采用不锈钢制成，这样真空箱在制造和运输过程中花费较大。为了在满足工作要求的前提下进一步降低产品材料消耗及成本，本文在对原有真空箱强度分析的基础上，利用有限元方法对真空箱进行了优化设计。
3 j! m2 m) e$ O' P: `" a% m* H
一、真空箱的结构和工作条件
) X4 u1 T" g' s+ p6 G3 k8 {
图1所示是一真空箱，其外形为一长方体，外形尺寸为8900×2836×2648mm，由12mm厚的1Cr18Ni9钢板作基板和8mm厚的1Cr18Ni9钢板加强板焊接而成。在工作过程中，真空箱通过四个支脚固定，其内部处于真空状态。


二、建立有限元模型

1.模型简化及相关参数
! s& c, n6 G  C" x% H9 a  N' H
6 i, j0 y+ K' x3 ?9 u. P/ `由于真空箱使用前，在大约1个小时内由常压抽为真空，因此可以认为真空箱是处于静载作用下的，外压 Pa。

0 r! n& h# g' I- t/ |* S工作中真空箱四个脚固定，这样其约束采用在四个节点约束6个自由度。

" v; z+ P) D$ Q- Z9 S' x) C根据压力容器的相关规范，取安全系数n=2.0，则许用抗拉强度为：



2.网格划分及有限元分析

真空箱的焊缝强度是一个非常复杂的问题，在本文中暂不研究。在有限元模型中把焊接作为一体处理。
; H, W9 m1 l5 \* j% m- K$ [1 Z
" z9 Y; Y% {- I  f) Y+ W本例采用quad4网格形式自动划分网格。考虑建立壳（shell）单元时厚度的不同，以及加载方便，分别以前后基板、左右基板、上下基板和加强板建立四个分组。

$ s  I/ j3 ~. L6 [, W0 @为使划分的网格匹配，保证基板和加强板之间的载荷传递，采用小块表面（surface）建立几何模型，本例共建立1722个表面。

加上边界条件和材料后，使用Nastran2004对其进行分析，结果如图2所示。
: b+ F1 k. ~! i8 P9 G
3 V2 I4 m* X" P1 ^' z; C% @从图中可以得到：工作应力σmax=308 MPa，
) M3 ^/ p+ h( v9 T/ n' |2 S
" E" O( u7 e9 R, U3 d$ d1 w所以，当强度剩余系数g2时，即可以满足使用要求。
9 k# }) D- z& _# i" o
- z- |2 i- {" Y
三、优化设计

6 N+ p5 p4 P9 z( c以基板和加强板的厚度作为设计变量，根据前面的分析和设计经验，基板的厚度值范围应限定为5～13mm，加强板的厚度值范围应限定为3～9mm。设计的目标是达到重量最轻，设计约束为VON Mises应力值在-450～450MPa。
) L% f2 k6 a' s# g: O. t
7 {# N+ Q, Y' A5 M0 L7 ?" p! f本例在分析中设定的循环次数为10，而在实际计算中只循环了4次就逼近了设计目标。优化结果分别如图3、图4和图5所示。
- \- y% }& I: T$ k. B0 s
; Y0 a2 S) D2 k: D$ g/ {查看*.f06文件，优化的详细结果如下：
8 J3 R& L3 t8 z9 v4 o. X9 ?1 o* m) `
$ u/ n3 b  V0 ^& ~& w0 C设计变量的值为：左右基板厚度为5.0013mm，前后基板厚度为5.0mm，上下基板厚度为5.0004mm、加强板厚度为7.8316mm。
% `0 k3 L3 [& M! ?. R* J2 B- V9 R$ Q
经过优化设计后，真空箱重量由13120Kg减小为7897Kg。
# I, C& H! Z) t5 P. J. o% k

四、小结

本文首先对原有的真空箱进行了强度分析，确定了其强度有较大裕度。然后在上述分析的基础上，使用有限元方法以重量为优化目标对真空箱进行了优化设计，并获得了最小壁厚。从优化设计后的结果来看，真空箱的重量由13120Kg降低到7897Kg，重量减少了40％，效果比较明显。
. i6 P5 o5 M1 G. \- k% ^* j, w

2 v8 N+ b3 J- Q

淡然

谢谢分享，真空度是多少？里面是多少Mpa?

XYDUANZAO

支持楼主一个，多多分享哈

骆马湖铁匠

楼主威武，现在还在社区活动吗？

破小孩

感谢楼主分享资料，目前在学习真空方面的知识，网上资料不好找。