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过程装备实验指导书

陕西科技大学机电工程学院

2009年6月

目录

TOC\o1-3\h\z\u实验一YSP-15型民用液化石油气钢瓶应力测量实验 3

实验二外压容器失稳实验 10

实验三离心泵性能实验 16

实验四风机性能实验 21

实验五磁粉、超声、渗透探伤实验 27

实验六过程装备制造综合实验 36

设电桥处于平衡状态,即

当环境温度变化时,由于粘贴在测点的应变片(以后称为工作应变片)和补偿应变片的条件相同,

图1-1桥式电路它们因温度变化所产生的变化完全相同,如测点没有应变时,注意到补偿应变片的电阻和工作应变片的电阻相同,容易看出电桥四桥臂的电阻值仍满足平衡条件

图1-1桥式电路

即温度变化不会破坏电桥的平衡状态。当测点有应变时,补偿块没有应变,电桥不平衡只是由于测点应变所引起。这就消除温度变化对应变测量的影响。

b、多点测量应注意的问题在压力容器应力测量中经常遇到大量测点的情况。为了有效地利用仪器设备,多点测量往往是通过预调平衡箱来完成。对常用的半桥单片补偿的情况平衡箱切换开关的接触电阻串入桥臂电阻。当接触不稳定时将带来虚应变及零点漂移。另外工作片轮流接入桥路而补偿片却长期通电,由此引起温升不同,温度补偿效果较差。因此当测点是转换后,应等待一段时间,待检流计指针稳定后再读数。对于导热性较差的构件,应增加补偿片的数目,使得转换工作片的同时亦转换补偿片从而使补偿片亦有机会轮换以利散热。

五、实验方案

由于主应力方向均为己知(经向和环向),所以每个测点都按经向与环向各贴一片应变片。由于钢瓶封头与瓶嘴连接处及封头圆弧与直边过渡部分均分别存在开孔及边缘问题,应力梯度较大,为了能实际地反映局部应力的情况,在此两部位应变片布置较密。圆筒直径部分应力分布均匀,所以布片较稀。全瓶共布置9个测点18张片。具体位置见图l-2。采用单片温度补偿片。应变仪采用JDY-Ⅲ型静态电阻应变仪四台进行多点测量。实验中应用的压力表量程为0～2.5MPa,由于一般仪表的设计原则是保证仪表在量程的30％～70％内的准确性，为了保证在实验中读数的准确性，我们在0.75～1.75MPa的范围内进行读数。为了保证实验安全，最大压力限制在1.6MPa以下。

六、实验过程

排尽钢瓶内气体后,在零表压下调整个个测点的零点（如果记录了零表压下的初始应变值，也可不用调零，应用相对应变来计算），然后用三级压力按下列顺序加压和卸压,测量各点应变值,反复进行三次,取平均值。

加压:

卸压:

七、结果分析

为了便于实验数据与理论计算值进行比较,在由各组测量应变数据计算出相应的应力后,用各级对应压力下的圆筒无力矩理论计算的环向应力进行无量纲化。即采用下式计算各点的应力增强系数。

轴向：

环向：

式中i=1,2,3。对应于3级不同的压力；

j=1,2,3,4,5,6,7,8,9,对应于9个不同的测点。

通过应力增强系数，可以比较实测值和理论值之间差异的大小。

八、讨论

(1)将实测值与理论解相比,思考此钢瓶设计是否合理?为什么?

(2)封头圆弧与直线过渡部分壁厚如何变化?是否需要采取措施?钢瓶嘴附近是否需要采取补强措施?

(3)理论上根据环向应力公式和轴向应力公式，环向和纵向的应力比为2：1，思考：这能不能说明环向和轴向的应变的大小比值也为2：1？应该是多少？

(4)思考如何测量汽水饮料罐（比如铝制罐装的可口可乐）中的内部压力。

(5)思考本实验中有那些因素会引起测量结果的不准确。

九、钢瓶参数

如下图所示：实际壁厚可以通过超声波测厚仪得到。壁厚为mm。椭圆封头形状系数K=0.8（相当于椭圆封头长短轴比a/b=1.67）。材料为20号钢板。

图1-2钢瓶简图图1-3布片位置及应力分布图

实验数据记录表（环向应变εθij）

实验时间:年月日时

实验人员:

压

压

力

应

变

测

点

0

1

2

3

0

0.8MPa

1.0MPa

1.2MPa

升压

卸压

升压

应力

卸压

应力

升压

应力

卸压

应力

升压

应力

卸压

应力

1

2

3

4

5

6

7

8

9

实验数据记录表（轴向应变εφij）

实验时间:年