CN101712107B - 耐压结构模型中t形肋骨的制作装置 - Google Patents

耐压结构模型中t形肋骨的制作装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及耐压结构模型中T形肋骨的制作装置，包括T形底座，面板定位架以及腹板定位架，面板定位架由面板托板及支撑板连接构成，面板托板通过支撑板固定在T形底座上；腹板定位架的固定板焊接在T形底座上，垂直于面板托板并位于其弧形的径向；固定板上设置有面板定位螺栓、腹板侧向调节螺栓以及腹板径向调节螺栓。本发明可以方便高效的进行T形肋骨模型制作，安装方便，同时确保制作质量。

Description

耐压结构模型中T形肋骨的制作装置
技术领域
本发明涉及一种耐压结构模型的制作装置，尤其是用于制作耐压结构模型中T形肋骨的装置。 
背景技术
在水下作业，化工生产等领域广泛使用耐压设备，耐压结构是保证设备良好、人员安全的重要基础。耐压结构模型的肋骨是耐压结构的主要受力构件，用来确保整个结构的外形圆整形和受力状况下的总体稳定性。因此，保证肋骨的精准性是耐压结构设计、制作的重要目标。目前，对于一些水下作业尤其是深海作业的耐压设备，单纯依靠对耐压结构的理论分析和设计尚不能充分保证结构的安全性，需要同时开展耐压结构模型安全性试验研究，以保证设计的安全可靠性。 
通常结构模型是依据实际设备结构按照一定的相似规律进行等比例缩小而成，外形结构是相近的，主要差异在于模型的板厚和几何尺寸要比实际设备小很多，因此，小尺寸模型的制作难度和制作工艺相比较实际设备更为复杂。例如，等比例缩小后，板厚会很薄，薄的壁厚会引起翘曲，尤其是在焊接后，残余应力会使模型变形甚至开裂破坏；缩小后的模型结构比较紧凑，也会给焊接工艺和装配工艺带来难度。因此在模型制作过程中，如何确保耐压结构模型的肋骨制作精度，提高模型与实际设备的相似一致性，是耐压结构安全性试验验证的关键，也是耐压结构模型制作的重点。 
耐压结构模型的肋骨分为内部肋骨和外部肋骨两种，分别在不同的应用场合使用。目前在水下耐压结构广泛采用T形截面的肋骨；但是对于这种截面的肋骨制作，是一个耗时耗力的工作，如图1所示(为了显示T形截面，图1中仅示意出单根肋骨的3/4，实际肋骨应该为闭合的环形，且在耐压结构壳体上并列有多根)，一般将T形肋骨的面板2和腹板1分别下料，面板2下料为长条形板，然后滚圆并焊接形成闭合圆环，腹板1下料成圆环形平板，将肋骨的腹板1垂直的焊接在面板2内侧或外侧的中央，形成T形截面的闭合环形单根肋骨，然后再将整根肋骨焊接安装在耐压结构壳体100的内侧或外侧。由于实际耐压结构壳体的外形曲面凹凸不一致，安装十分困难，同时也很难保证肋骨 的腹板在面板的居中位置、面板与腹板之间的垂直度、波纹度(焊接后面板的圆度以及翘曲)等技术要求。特别是在制作很多环肋耐压圆柱壳模型的情况下，这种方法非常没有效率，制作出来的模型质量差。 
发明内容
本申请人针对上述现有生产中耐压结构模型的T形肋骨制作复杂低效，制作质量差，安装困难这些缺点，提供一种耐压结构模型中T形肋骨的制作装置，可以方便高效的进行T形肋骨模型制作，安装方便，同时确保制作质量。 
本发明所采用的技术方案如下： 
一种耐压结构模型中T形肋骨的制作装置，包括T形底座，面板定位架以及腹板定位架，面板定位架由弧形的面板托板及支撑板连接构成，腹板定位架包括中部十字形开孔的矩形板，十字形孔的下部开通至矩形板下边缘形成槽口；支撑板的卡槽和矩形板的槽口插入T形底座的竖直板材，面板托板插入矩形板的十字形开孔并与各支撑板固定，支撑板与矩形板均垂直于面板托板并位于其弧形的径向；矩形板上设置有面板定位螺栓、腹板侧向调节螺栓以及腹板径向调节螺栓。 
耐压结构模型中T形肋骨的制作装置，其面板托板的弧形曲率与需要制作的模型肋骨面板曲率相近。 
耐压结构模型中T形肋骨的制作装置，其腹板定位架设置三个或三个以上。 
耐压结构模型中T形肋骨的制作装置，其面板托板弧形为内凹或者外凸弧形。 
本发明通过设置面板定位架和腹板定位架，以及在肋骨的面板两侧与腹板两侧安装了调节螺栓，可以精准肋骨腹板的偏心和垂直度；本设计在肋骨的腹板正上方安装了可调节的螺栓，可以根据不同材料的焊接收缩量调节预留焊接反变形量，确保肋骨的波纹度。本发明可以大大提高肋骨制作周期和精度，根据实际对比，可以将耐压结构模型的制造周期缩短至原来的1/3，同时模型质量大大提高。 
附图说明
图1为耐压结构模型的肋骨结构示意图； 
图2为本发明一种具体实施例的主视图； 
图3为图2的俯视图； 
图4为图2中A-A截面图； 
图5为本发明在工作状态的主视图，其中T形肋骨不属于本发明部件； 
图6为图5的俯视图； 
图7为图5中B-B截面图； 
图8为本发明的矩形板零件的主视图，其中T形肋骨不属于本发明零件； 
图9为本发明另一种具体实施例的主视图。 
具体实施方式
下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。 
见图2，本发明包括T形底座3，一个面板定位架4以及三个腹板定位架5。 
作为本发明的一种具体实施方式，如图2、图3和图4所示，底座3为T形结构，采用两块板材垂直焊接而成，以矩形板材6作为底面，在矩形的长轴方向的中央竖直焊接板材7，板材7的顶部为内凹的弧形，曲率接近所需要制作的模型肋骨面板曲率。 
面板定位架4包括弧形的面板托板9，以及在面板托板9背面沿弧形的径向向外发散方向连接多个支撑板8，各块支撑板8中部开有卡槽，通过卡槽将各支撑板8骑在板材7的顶部，面板托板9的曲率与需要制作的模型肋骨面板曲率相近，考虑到焊接反变形，面板托板9的曲率半径一般略大于肋骨面板曲率半径。 
见图4，每个腹板定位架5包括一块如图8所示的中部有十字形开孔的矩形板12，十字形孔的下部开通至矩形板12的下边缘，形成一槽口，槽口宽度为板材7的厚度，十字形的上部开孔尺寸大于T形肋骨的截面尺寸，图8中用剖面线示意出工作时T形肋骨在十字形开孔内的位置；在实际本发明的制作过程中，先将支撑板8的卡槽和矩形板12的所述槽口插入板材7上并焊接连接，然后通过矩形板12的十字形开孔插入面板托板9并与各个支撑板8焊接连接，支撑板8与矩形板12均垂直于面板托板9并位于其弧形的径向；矩形板12上位于面板托板9上方设置有面板定位螺栓10，面板定位螺栓10的中心线基本位于肋骨面板2的弯曲中性层高度，一般设置在面板2的左右两侧；在矩形板12上设置有腹板侧向调节螺栓11，腹板侧向调节螺栓11的中心线基本位于肋骨腹板1的中径高度，一般设置在腹板1的左右两侧；在矩形板12的上部设置有一个或者两个腹板径向调节螺栓13，腹板径向调节螺栓13的螺杆端部高于肋骨腹板1的内径高度。如图2所示，腹板定位架5一般设置三个，垂直于面板托板9并位于其弧形的径向。如图3所示，面板定位螺栓10、腹板侧向调节螺栓11、腹板径向调节螺栓13的基本结构均为在矩形板12上固定有螺母14，然后利用螺栓15与螺母14的螺纹配合来进行调节。 
参见图5、图6和图7，在本发明所述的耐压结构模型中T形肋骨的制作装置上制作T形肋骨主要通过以下步骤： 
第一步，将总设计图中肋骨的面板和腹板按照四等分设计零件图，分别加工成形，制作成1/4环形的腹板1和滚圆成1/4圆环形的面板2； 
第二步，将肋骨的面板2依次穿过三个矩形板12上的十字形开孔，放置在本装置的面板托板9上，调节两侧面板定位螺栓10，保证肋骨的面板在面板托板9的正中，并拧紧面板定位螺栓10牢固固定面板2； 
第三步，将肋骨的腹板1依次穿过三个矩形板12上的十字形开孔，放置在面板2的上部，调节矩形板12两侧的腹板侧向调节螺栓11，确保肋骨的腹板1中线和肋骨的面板2的中线对中，但是此时不要旋紧腹板侧向调节螺栓11，仅作为初定位； 
第四步，调节腹板径向调节螺栓13，将腹板径向调节螺栓13的螺杆端部压住腹板2的内环面，适当考虑焊接反变形，可以通过经验数据或者实际调试，通过在面板托板9与面板2之间增减调节垫片，同时配合调节腹板径向调节螺栓13的压紧程度，来设置焊接反变形量，此时再拧紧腹板侧向调节螺栓11，完全固定腹板1； 
第五步，肋骨装配到位，进行焊接，待完全冷却后，旋松面板定位螺栓10、腹板侧向调节螺栓11、腹板径向调节螺栓13，取下肋骨。 
按照上述五步，四分之一根肋骨就制作完成。按同样步骤完成其他四分之一根肋骨；将完成的各四分之一肋骨在耐压壳体上进行拼装焊接，就可以完成一根整体肋骨的安装焊接。 
作为本发明的另一种具体实施方式，如图8所示，本发明所述的耐压结构模型中T形肋骨的制作装置通过把底座3的板材7顶部弧形与面板托板9的弧形由凹入弧形更改为凸出弧形，可以用来制作设备内部T形肋骨。 
以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在不违背本发明的精神的情况下，本发明可以作任何形式的修改，例如将对于大曲率肋骨，可以将面板和腹板进行六等分下料加工；或者调整腹板定位架5的数目，设置为三个以上。 

Claims (4)

1.一种耐压结构模型中T形肋骨的制作装置，其特征在于：包括T形底座，面板定位架以及腹板定位架，面板定位架由弧形的面板托板及支撑板连接构成，腹板定位架包括中部十字形开孔的矩形板，十字形开孔的下部开通至矩形板下边缘形成槽口；支撑板的卡槽和矩形板的槽口插入T形底座的竖直板材，面板托板插入矩形板的十字形开孔并与各支撑板固定，支撑板与矩形板均垂直于面板托板并位于其弧形的径向；矩形板上设置有面板定位螺栓、腹板侧向调节螺栓以及腹板径向调节螺栓。
2.如权利要求1所述的耐压结构模型中T形肋骨的制作装置，其特征在于：所述的面板托板的弧形曲率与需要制作的模型肋骨面板曲率相近。
3.如权利要求1所述的耐压结构模型中T形肋骨的制作装置，其特征在于：所述的腹板定位架设置三个或三个以上。
4.如权利要求1所述的耐压结构模型中T形肋骨的制作装置，其特征在于：所述的面板托板弧形为内凹或者外凸弧形。 
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