新设计计算书.docx
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新设计计算书
设计计算书
ISO9809-1232-V-23
编制：
校对：
审核：
批准：
永润高压容器（台州）有限公司
二○一一年六月
1设计依据
1.1设计任务书
1.2ISO9809-1
1.3《气瓶安全监察规程》2000版
2主要设计参数
2.1水容积：
35L、40、45、50L
2.2气瓶外径232mm
2.3工作压力230bar
2.4水压试验压力345bar
使用环境温度-50～65℃
2.6热处理方式：
调质
2.7底部结构：
凹形底
3主体材料
主体材料选用牌号为34CrMo4的钢管，规格选用Ø232×6.2mm，主体材
料的化学成分应符合表一的规定。
化学成分（％）表一
C
Mn
Cu
Si
S
P
S+P
Cr
Mo
Ni
最小最大
0.30
0.37
0.60
0.90
0.90
1.20
0.15
0.30
力学性能保证值如下:
抗拉强度Rg，MPa
屈服强度Re，MPa
延伸率A，%
冲击AkV（-50℃），J/cm
≥884
≥753
14
平均≥35
最小≥28
4钢瓶瓶体厚度计算
4.1筒体设计最小壁厚计算：
筒体设计最小壁厚按下式:
a=
（1）
同时应满足公式
（2）的要求。
a＞
（2）
式中：
a：
气瓶瓶体设计最小壁厚 mm
Ph：
水压试验压力bar
D：
气瓶外径mm
Re：
瓶体材料热处理后屈服应力保证值N/mm2
F：
设计应力因子
取
与0.77中较小值
即
=0.763<0.85取F=0.763
将上述参数公式
（1）得:
a＝
=6.197mm
将上述参数代入
（2）式得:
a＝
＋1=1.928mm
a=6.197mm＞1.928mm
筒体设计最小壁厚取6.2
mm。
4.2底部尺寸计算
底部结构采用凹底，其底形结构见图1
图1底形结构图
a1≥2.Oa 取≥13mm
a2≥2.0a取≥13.5mm
a3≥1.8a取≥12.5mm
r≥0.075D取r=20.0mm
h≥0.12D取h=31mm
R=96mm取R=96mm
5钢瓶长度计算
5.1钢瓶筒体内径Di的计算
Di=D-2a
=232－2×6.2=219.6mm
5.2钢瓶瓶体长度计算
5.2.1瓶体几何结构见图2
图2瓶体几何结构
5.2.2钢瓶瓶体长度计算
5.2.2.1筒体长度计算
筒体长度计算公式如下:
L0=
（3）
式中:
L0：
气瓶筒体长度,mm
Di：
气瓶筒体平均内径,219.6mm
H：
凹底深度,31mm
R：
凹底球型半径,96mm
V：
气瓶内容积,L
钢瓶容积公差为+5%,
即：
公称容积为35L的钢瓶，其容积范围为35～37L
将以上参数分别代入式（3），得：
L0=
=858.6mm
L0=
=911.4mm
即L0=858.6～911.4mm
为了保证钢瓶实测容积大于公称容积，取L0=895mm。
同理，得到：
公称容积为40L的钢瓶，其容积范围为40～42L
将以上参数分别代入式（3），得：
L0=
=990.6mm
L0=
=1043.5mm
即L0=990.6～1043.5mm
为了保证钢瓶实测容积大于公称容积，取L0=1025mm。
同理，得到：
公称容积为45L时，其容积范围为45～47.25L，
将以上参数分别代入式（3），得：
L0=
=1122.7mm
L0=
=1182.2mm
L0=1122.7～1182.2mm取L0=1160mm
公称容积为50L时，其容积范围为50～52.5L，
将以上参数分别代入式（3），得：
L0=
=1254.8mm
L0=
=1320.8mm
L0=1254.8～1320.8mm取L0=1300mm
5.2.2.2瓶体长度计算
瓶体长度计算公式如下：
L1=L0+164+a2max（4）
式中：
a2max：
气瓶瓶底允许最大厚度,mm取a2max=16mm
L0：
气瓶筒体长度，mm
将上述参数分别代入式（4），得：
公称容积为35L的钢瓶，L1=895+164+16=1075mm；
公称容积为40L的钢瓶，L1=1025+164+16=1205mm；
公称容积为45L的钢瓶，L1=1160+164+16=1340mm；
公称容积为50L的钢瓶，L1=1300+164+16=1480mm；
瓶体长度汇总见表
（二）：
表
（二）
公称容积L
35
40
45
50
L0mm
计算值
875～930
1010.5～1064.3
1145～1271.2
1279.6～1346.8
取用值
895
1025
1160
1300
L1mm
1075
1205
1340
1480
6.钢瓶瓶体重量计算
6.1钢瓶瓶体重量计算按照示意图3
图3钢瓶重量计算示意图
6.2钢瓶瓶体重量计算
钢瓶瓶体重量计算按下式:
W=
（5）
式中：
W:
钢瓶重量，kg
D:
气瓶外径，mm
Di:
气瓶瓶体平均内径，mm
a2max:
钢瓶底厚允许最大值，mm
L2:
长度计算值,取L2=L1-a2maxmm
γ:
钢材比重，g/cm3
将D0=232mm,Di=219.6mm,a2max=16mm,
γ=7.85g/cm3L2=L1–16代入式（5）中,
公称容积为35L的钢瓶
W=
=42.2kg
公称容积为40L的钢瓶
W=
=46.7kg
公称容积为45L的钢瓶
W=
=51.3kg
公称容积为50L的钢瓶
W=
=56.2kg
同时，考虑工艺的制造余量，计算结果取值见表（三）
表（三）
公称容积L
35
40
45
50
L1mm
1075
1205
1340
1480
重量kg
42.2
46.7
51.3
56.2
6.3钢瓶瓶体计算汇总
表（四）
公称容积L
设计壁厚mm
瓶体长度mm
瓶体重量kg
35
6.2
1075
42.2
40
1205
46.7
45
1340
51.3
50
1480
56.2
6.4筒体最小爆破压力计算：
根据ISO9809-1要求
Pb/Ph≥1.6
式中：
Pb：
实际爆破压力bar
Ph：
水压试验压力bar
则
Pb≥345×1.6≥552bar
6.5最小屈服试验压力计算：
Py≥1/F×Ph
式中
Py：
爆破试验屈服压力bar
F：
设计引力因子
Ph：
水压试验压力bar
则
Py≥1/0.763×345≥452.2bar
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