多层圆柱壳间隙预估研究.pdf

《多层圆柱壳间隙预估研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、·机械研究与应用·２０１５年第２期（第２８卷，总第１３６期）应用与试验多层圆柱壳间隙预估研究吴越，幸奠明（中国工程物理研究院总体工程研究所，四川绵阳６２１９００）摘要：为了解由多层圆柱壳构成的装置轴向平面间隙随环境温度的变化，设计了ＰＢＸ壳的热膨胀系数测定实验，结果表明，ＰＢＸ壳各型面的热膨胀系数不同；推导了多层圆柱壳轴向平面间隙随环境温度的变化关系式并设计了验证实验，计算值与实测值的误差小于１０％。关键词：多层圆柱壳；热膨胀系数；轴向平面间隙中图分类号：ＴＱＯ５０．２文献标志码：Ａ文章编号：１

2、００７－４４１４（２０１５）０２－００７３－０３ＴｈｅＦｏｒｅｃａｓｔｏｆＭｕｌｔｉｌａｙｅｒＣｙｌｉｎｄｒｉｃａｌＳｈｅｌｌＧａｐＷＵＹｕｅ，ＸＩＮＧＤｉａｎ－ｍｉｎｇ（ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＳｙｓｔｅｍＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣＡＥＰ，ＭｉａｎｙａｎｇＳｉｃｈｕａｎ６２１９００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｔｈｅｃｈａｎｇｅｏｆａｘｉａｌｐｌａｎｅｃｌｅａｒａｎｃｅｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｍｕｌｔｉｌａｙｅｒｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌｓｈｅｌｌａｌｏｎｇｗｉｔｈｔｈｅａｍｂｉ

3、ｅｎｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｗｅｒｅｄｅｓｉｇｎｅｄｔｏｍｅａｓｕｒｅｔｈｅｔｈｅｒｍａｌｅｘｐａｎｓｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆｔｈｅＰＢＸｓｈｅｌｌ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｔｈｅｒｍａｌｅｘｐａｎｓｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆｅａｃｈｐｒｏｆｉｌｅｉｎＰＢＸｓｈｅｌｌｉｓｄｉｆｆｅｒｅｎｔ；ａｎｄｔｈｅｅｑｕａｔｉｏｎｓｏｆａｘｉａｌｐｌａｎｅｃｌｅａｒａｎｃｅｏｆｍｕｌｔｉｌａｙｅｒｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌｓｈｅｌｌｗｉｔｈｔｈｅｃｈａｎｇ

4、ｅｏｆｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｒｅｄｅｒｉｖｅｄａｎｄｔｈｅｎｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓａｒｅｃａｒｒｉｅｄｏｕｔ．Ｔｈｅｅｒｒｏｒｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄｖａｌｕｅｓａｎｄｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｄｖａｌｕｅｓｉｓｌｅｓｓｔｈａｎ１０％．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌｓｈｅｌｌ；ｔｈｅｒｍａｌｅｘｐａｎｓｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ；ａｘｉａｌｐｌａｎｅｇａｐ０引言一种装置由多层圆柱壳组成，各层的材质分别为高

5、聚物粘结炸药（ＰＢＸ）和钢。由于装置使用温度与装配温度不同，各层的热膨胀性能差别会使轴向平面间隙发生变化，进而影响装置的性能。图１内、外ＰＢＸ壳测量位置１获取ＰＢＸ壳热膨胀系数１．１试验设计表１不同环境温度外、内ＰＢＸ壳半径变化平均值／ｍｍ热膨胀是固体材料受热以后晶格振动加剧而引外ＰＢＸ壳内ＰＢＸ壳起的容积膨胀，该值目前只能定性地从理论上给以解外型面内型面外型面释，而不能从理论上给以定量计算，因此，材料热膨胀５℃－０．１４４－０．０９５－０．１００计算仍用实验方法确定试件膨胀值［１］。本试验通过１

6、５℃－０．０５２－０．０３４－０．０３５２０℃０００测量不同环境温度下ＰＢＸ壳内外表面的尺寸变化，２５℃０．０３８０．０４００．０３４计算各测点的线膨胀系数，用其表征ＰＢＸ壳各型面３５℃０．１２６０．０９００．１０５的热膨胀系数。测量仪器：三座标测量仪；试件：内ＰＢＸ壳、外假设ＰＢＸ壳径向均匀膨胀，按线膨胀系数的定ＰＢＸ壳。义：测试步骤：在环境温度分别为５℃、１５℃、２０℃、ΔＲα＝（１）３５℃条件下，待内ＰＢＸ壳、外ＰＢＸ壳温度平衡后，在Ｒ（Ｔ１－Ｔ２）内ＰＢＸ壳外表面和外ＰＢＸ壳内外表面的九条

7、母线式中：α为ＰＢＸ壳线膨胀系数，℃－１；ΔＲ为环境温度上，每隔２０ｍｍ测量其半径。测点位置如图１所示。从Ｔ１变化到Ｔ２时ＰＢＸ壳半径的变化量，ｍｍ；Ｒ为１．２数据分析２０℃时内ＰＢＸ壳、外ＰＢＸ壳半径实测值，ｍｍ；Ｔ１、Ｔ２在设计的温度环境中，外ＰＢＸ壳和内ＰＢＸ温度为环境温度，℃。平衡后，各型面半径变化平均值见表１。依据测到的内、外ＰＢＸ壳半径变化，按式（１）计收稿日期：２０１５－０２－０５作者简介：吴越（１９６２－），男，福建厦门人，高级工程师，研究方向：机械结构设计。·７３·应用与试验２

8、０１５年第２期（第２８卷，总第１３６期）·机械研究与应用·算的不同环境温度下同一母线各测点的平均线膨胀ＰＢＸ壳，所以，各零件在橡胶条处接触，而其余部位系数，见表２；同一环境温度下同一型面各测点线膨有间隙。装置结构尺寸如下：胀系数的平均值，见表３。以表１中同一型面３５℃及Ｒ外ＰＢＸ壳外径＝２１０ｍｍ，Ｒ外ＰＢＸ壳内径＝１７０ｍｍ，５℃半径变化之差除以该型面环境温度为２０℃时的Ｒ内钢壳外径＝１６９．９ｍｍ，Ｒ内钢壳内径＝１４７ｍｍ，半径，定义为对应型面的热膨胀系数，其值见表４。Ｒ内ＰＢ