[发明专利]特殊蜗壳展开参数计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种特殊蜗壳展开参数计算方法。

背景技术

某国水内电站是我公司的出口机组，在外方严格要求产品质量的情况下，其座环蜗壳制作有一些难点：首先，蜗壳不标准的圆、椭圆、大小圆截面，需重新编制这种特殊的蜗壳展开程序；其次，壳节拼接坡口设计成两种坡口形式(腰线上设计成了外坡口，腰线下设计成了内坡口)，且蜗壳分四半组焊后运至工地焊接，而以往蜗壳壳节的拼接坡口大多设计为单一的对称坡口，所以在蜗壳展开编程时我们大多只考虑了为对称坡口的这一种情况，但经我们作图计算，如果坡口的形式不同，其展开后的下料尺寸则不相同，因此，如不考虑拼接坡口不同形式，均按对称坡口展开下料，则在一节壳节中制出两种坡口后，蜗壳拼接时会发生壳节缺肉或焊缝间隙过大等质量问题，不能满足制作标准要求，因此座环蜗壳制作需严格按设计要求，壳节展开要进行坡口处理后才能下料，为此需要计算这一特殊蜗壳展开参数。

发明内容

本发明的发明目的在于提供一种特殊蜗壳展开参数计算方法，为蜗壳壳节拼接坡口设计含有内、外两种坡口形式的蜗壳展开下料提供科学依据，解决蜗壳拼接时可能发生的壳节缺肉或焊缝间隙过大等质量问题。

本发明的发明目的是通过以下技术方案实现的：特殊蜗壳展开参数计算方法，它包括以下步骤：

(1)作蜗壳截面型线，计算对称坡口条件下的蜗壳展开参数；

(2)作蜗壳截面型线上任一点的剖面图，分别计算坡口为对称坡口时的中性层母线长、坡口为外坡口时的母线长和坡口为内坡口时的母线长；

(3)分别计算大端截面的空间坐标参数和小端截面的空间坐标参数。

下面进一步描述以上三个步骤的详细计算过程：

某国水内电站蜗壳的截面型线图如图1(a)、图1(b)、图1(c)所示，蜗壳截面型线中A点是蜗壳与座环切点，AB段为直线段，它是O2A的延长线与圆截面的切线段，BC段表示小圆的一段圆弧，然后再是大圆的圆截面。

由图1可知，该电站蜗壳截面型线不同于以往的椭圆、圆、大小圆截面型线，其截面的主要特点是蜗壳与座环蝶形边装焊位置有一段直边段，并且各个截面的直边段尺寸也不同，而且，蜗壳有三种形式的截面型线：圆带直边；大小圆带直边，但小圆心在大圆心左边：大小圆带直边，但小圆心在大圆心右边。

对称坡口条件下的蜗壳展开参数推导思路：首先根据蜗壳单线图尺寸、座环图中的有关数据，先计算出每截面朋直边段的长度(此长度也是蜗壳成形时直边检查数据)，然后根据此直边长度和蜗壳形线尺寸，计算出各截面大圆弧包含的夹角、小圆弧包含的夹角等展开需要的数据。最后根据各截面型线形式及数据推导出蜗壳展开的空间坐标参数方程式。截面空间坐标参数方程式如下：

0≤q0≤Q1

x＝(r0+r1*cos(q0))*sin(a)

y＝(r0+r1*COs(qo))*cos(a)

z＝r1*sin(a)

Q1≤q0≤Q2

x＝xjx+r2*cos(q0))*sin(a)

y＝xjx+r2*Coo(q0))*cos(a)

z＝r2xjx*sin(q0)+xjy

最后一点(即与座环相切此点)空间坐标参数方程式：

x＝(R-t/2*sin(55*3.14159/180))*sin(a)

y＝(R＝t/2*sin(55*3.14159/180))*sin(a)

z＝H+t/2*cos(55*3.14159/180)

式中，Q1表大圆弧包角，Q2表小圆弧包角，q0表等分点在该截面相对起点的角度，r0表大圆心到座环中心的距离，r2表小圆半径，r1表大圆半径，a表截面型线夹角，xjx表小圆心与座环中心的距离，xjy表小圆心与座环腰线中心的距离，t表壳节板厚，H表示座环半高，R表示座环半径。

壳节拼接坡口设计含内、外两种坡口形式的蜗壳展开参数计算：

我们根据蜗壳拼接坡口的形式作出蜗壳截面型线上任意一点的剖面示意图如图2所示。图2中，Q2M这端表示壳节大端截面，Q1N为小端截面，EF表蜗壳内皮，NM蜗壳中性层，GH表蜗壳外皮，带剖面线部分是蜗壳为对称坡口时钢板成形后的自然状态。