機(jī)械設(shè)計(jì)畢業(yè)論文卡套式管接頭設(shè)計(jì)及制造工藝研究

1、<p><b>　　本科畢業(yè)論文</b></p><p><b>　?。?0 屆）</b></p><p>　　卡套式管接頭設(shè)計(jì)及制造工藝研究</p><p>　　所在學(xué)院 </p><p>　　專業(yè)班級(jí) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化

2、 </p><p>　　學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) </p><p>　　指導(dǎo)教師 職稱 </p><p>　　完成日期 年 月 </p><p><b>　　摘 要</b></p&

3、gt;<p>　　隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，生產(chǎn)水平的提高，現(xiàn)今作為液壓管路中重要的管件之—卡套式管接頭也正經(jīng)歷著產(chǎn)品換代和科技創(chuàng)新。卡套式管接頭是適用介質(zhì)：油、水、氣等非腐蝕性或腐蝕性介質(zhì)的密封管接頭（其中卡套式管接頭具有代表性的國(guó)內(nèi)制造商有上海天陽(yáng)管件有限公司），配用鋼管的規(guī)格要求比較靈活，與管道連接后，具有連接牢靠、密封性能好等特點(diǎn)，因而在煉油、化工、輕工、紡織、國(guó)防、冶金、航空、船舶等系統(tǒng)中被廣泛采用；也適用于各種機(jī)械工

4、程、機(jī)床設(shè)備等液壓傳動(dòng)管路。對(duì)于卡套式管接頭的研究與創(chuàng)新，于船舶行業(yè)發(fā)展是具有重要的意義。密封對(duì)于液壓管路來(lái)說(shuō)是至關(guān)重要的一項(xiàng)要求，對(duì)于如何提高管件的密封可靠性能，提高產(chǎn)品的可行性對(duì)于管接頭的產(chǎn)品創(chuàng)新及設(shè)計(jì)提出了更多的要求和更大的挑戰(zhàn)。</p><p>　　本文研究的對(duì)象是卡套管接頭，主要介紹卡套式管接頭國(guó)內(nèi)外的發(fā)展歷史及應(yīng)用，分析卡套管接頭的結(jié)構(gòu)原理，探討卡套的密封性能，研究卡套的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，熱處理工藝，最后研究

5、卡要管接頭的安裝及其意義。</p><p>　　關(guān)鍵詞：卡套管接頭；密封；設(shè)計(jì)；熱處理；安裝</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　As science and technology development, production level, the current necessary for hydrau

6、lic pipe fittings - type tube fittings are also experiencing new generation of products and technological innovation. Card sets pipe joints are applicable media: oil, water, gas and other non-corrosive or corrosive media

7、 sealing pipe joints (including card sets of pipe joints with a representative of the domestic manufacturers Pipe Co., Ltd. Shanghai Tong Yang), with the specifications of steel pipe is more </p><p>　　This s

8、tudy focused on tube fittings, introduces type tube fittings and application of developments at home and abroad, analyzing the structure of tube fitting principle, the sealing performance of card sets, card sets of the s

9、tructural design, heat treatment , final study cards to the installation of pipe joints and its significance. </p><p>　　Keywords: Tube fitting; seal; design; heat treatment; installation </p><p&

10、gt;<b>　　目錄</b></p><p><b>　　前言1</b></p><p><b>　　第1章 緒論2</b></p><p>　　1.1 卡套式管接頭的發(fā)展動(dòng)態(tài)2</p><p>　　1．2本論文研究主要內(nèi)容4</p><p>

11、　　第2章 卡套零件分析及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5</p><p>　　2.1卡套管接頭的作用原理5</p><p>　　2.2卡套參數(shù)的討論5</p><p>　　2.3材料的選擇8</p><p>　　第3章 卡套管接頭分析及計(jì)算9</p><p>　　3.1卡套管接頭的作用原理9</p><p&

12、gt;　　3.2 壓緊螺母旋入深度計(jì)算9</p><p>　　第4章 卡套管接頭的結(jié)構(gòu)及尺寸11</p><p>　　4.1卡套的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)11</p><p>　　4.2接頭體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)12</p><p>　　4.3壓緊螺母的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)12</p><p>　　第5章 卡套管接頭的加工14</p>

13、;<p>　　5.１卡套的加工14</p><p>　　5.２壓緊螺母的加工15</p><p>　　5.３接頭體的加工16</p><p>　　5.4卡套專用刀具的制作17</p><p>　　第6章 卡套的熱處理19</p><p>　　6.1熱處理的發(fā)展 19</p>&

14、lt;p>　　6.2熱處理的工藝過(guò)程19</p><p>　　6.3卡套的熱處理20</p><p>　　第7章 卡套管接頭的安裝21</p><p>　　7.1 卡套壓入鋼管所需力的計(jì)算22</p><p>　　7.2 卡套與接頭體密封所需力的計(jì)算22</p><p>　　7.3 卡套的受力分析23

15、</p><p>　　7.4 卡套裝配時(shí)的力矩23</p><p>　　第8章 螺紋連接的校核26</p><p>　　8.1 螺栓的校核26</p><p>　　8.2 螺母的校核27</p><p><b>　　結(jié) 論29</b></p><p><b&

16、gt;　　致 謝30</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)31</b></p><p><b>　　前言</b></p><p>　　密封問(wèn)題已成為現(xiàn)代科技的一個(gè)重要研究領(lǐng)域，其中管路密封占據(jù)舉足輕重的地位。核能、航空航天、石油、化工、海洋開(kāi)發(fā)等領(lǐng)域所采用的某些設(shè)備，其介質(zhì)性質(zhì)和操作工況十分苛刻，

17、如強(qiáng)腐蝕性、放射性、超低溫、超高溫、高真空、超高壓等。這些設(shè)備對(duì)密封要求非常嚴(yán)格，如果一旦產(chǎn)生泄漏，輕則設(shè)備不能正常工作，重則導(dǎo)致設(shè)備報(bào)廢、人員傷亡和嚴(yán)重的環(huán)境污染。因此人們?cè)趯?shí)踐中千方百計(jì)地采用各種密封方式防止和消除泄漏。 密封裝置是用來(lái)防止液體、氣體泄漏的機(jī)械構(gòu)件。密封結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)種類繁多，所采用的密封原理也多種多樣。</p><p>　　由于機(jī)械加工的結(jié)果，機(jī)械產(chǎn)品的表面必然存在各種缺陷以及形狀和尺寸偏差。因

18、此在機(jī)械零件的接觸處不可避免地會(huì)產(chǎn)生微小間隙，當(dāng)存在壓力差或濃度差時(shí)，工作介質(zhì)就會(huì)通過(guò)間隙而泄漏。泄漏定義為介質(zhì)(如氣體、液體或它們的混合物)從一個(gè)空間進(jìn)入另一個(gè)空間的人們不希望發(fā)生的現(xiàn)象。而密封是指機(jī)器、設(shè)備的聯(lián)接處沒(méi)有泄漏的現(xiàn)象，其本質(zhì)在于阻止被密封的空間與周圍介質(zhì)之間的質(zhì)量交換。密封的方法主要有下述幾種:</p><p>　　(1)盡量減少密封部位。</p><p>　　(2)堵塞或

19、隔離泄漏通道。在密封部位設(shè)置墊片，采用密封膠，可大大提高聯(lián)接的密封性能。由于墊片或密封膠均具有良好的變形特性，容易與被聯(lián)接元件表面貼合，填滿表面的微間隙，堵塞或減小被密封流體的泄漏通道，實(shí)現(xiàn)密封。</p><p>　　(3)增加泄漏通道中的流動(dòng)阻力。流動(dòng)阻力與泄漏通道的長(zhǎng)度成正比，與泄漏通道的當(dāng)量半徑的冪次方成反比。對(duì)于墊片密封來(lái)說(shuō)，適當(dāng)增加墊片寬度，即增加泄漏通道長(zhǎng)度，提高墊片的密封比壓，即減少泄漏通道的當(dāng)量半

20、徑可增加泄漏阻力，改善聯(lián)接的密封。</p><p>　　(4)采用永久性或半永久性聯(lián)接。采用焊接、釬焊或利用膠粘劑可形成永久性或半永久性聯(lián)接。金屬墊片密封是密封的一種主要形式，其密封方法主要是堵塞或隔離泄漏通道。在設(shè)備與管路聯(lián)接中廣泛使用的金屬墊片密封主要形式有金屬平墊片密封、雙錐環(huán)密封、C形環(huán)密封、金屬O形環(huán)密封、三角墊密封、卡扎里和伍德密封、八角墊密封等。</p><p>　　卡套式管

21、接頭廣泛應(yīng)用于油、氣及腐蝕性介質(zhì)的管路系統(tǒng)中，工作壓力高達(dá)４０ＭＰａ，稱得上是管接頭家族中最為先進(jìn)的一種管接頭。它采用獨(dú)特的卡套連接原理，結(jié)構(gòu)合理，使用方便，不需擴(kuò)口，不需焊接，也不需要任何特殊的裝配工具?？ㄌ资焦芙宇^為接觸型密封。接觸密封主要靠密封配合面間產(chǎn)生接觸應(yīng)力，防止密封流體從密封接觸面間通過(guò)，來(lái)實(shí)現(xiàn)密封的。因此接觸應(yīng)力的大小及其分布狀況是決定密封性能的重要因素?？ㄌ资焦芙宇^結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，密封性能好，連接可靠，拆裝使用方便，較以前的

22、焊接管接頭及焊接法蘭安全性能高，無(wú)污染，因此被廣泛使用在現(xiàn)今的液壓管路中。</p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p>　　1.1 卡套式管接頭的發(fā)展動(dòng)態(tài)</p><p>　　卡套式管接頭是一種新型的管道連接元件，適用于油、氣及一般腐蝕介質(zhì)的管路系統(tǒng)，工作壓力為16～40PMa。 卡套式管接頭的結(jié)構(gòu)主要由具有24°

23、;錐形孔的接頭體，帶有尖銳內(nèi)刃的卡套，起壓緊作用的螺母組成。旋緊螺母使卡套被推進(jìn)24°錐孔，并使之變形，使卡套的刃口切入鋼管并形成環(huán)形切槽，從而起到密封作用。由于卡套有彈性，因此可承受較大的沖擊，起到防松的作用。這種接頭具有如下優(yōu)點(diǎn)： 1、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、密封性能可靠、使用方便、制造精良、外形輕巧美觀。2、不用加墊圈、不用焊接、節(jié)省材料、反復(fù)裝拆性能好。3、由于卡套管接頭不用焊接，從而減少了管道雜質(zhì)對(duì)系統(tǒng)性能的影響。因此，卡套式管接

24、頭正日益廣泛地應(yīng)用在以油、氣、為介質(zhì)的液壓氣動(dòng)設(shè)備管道中，特別適用有燃燒危險(xiǎn)、高空作業(yè)和裝拆頻繁的場(chǎng)合。</p><p>　　由于機(jī)械加工的結(jié)果，機(jī)械產(chǎn)品的表面必然存在各種缺陷以及形狀和尺寸偏差。因此在機(jī)械零件的接觸處不可避免地會(huì)產(chǎn)生微小間隙，當(dāng)存在壓力差或濃度差時(shí)，工作介質(zhì)就會(huì)通過(guò)間隙而泄漏。把泄漏定義為介質(zhì)(如氣體、液體或它們的混合物)從一個(gè)空間進(jìn)入另一個(gè)空間的人們不希望發(fā)生的現(xiàn)象。單位時(shí)間內(nèi)泄漏的介質(zhì)量稱為

25、泄漏率，泄漏率通常用體積流率、質(zhì)量流率以及PV流率來(lái)表示。而密封是指機(jī)器、設(shè)備的聯(lián)接處沒(méi)有泄漏的現(xiàn)象，其本質(zhì)在于阻止被密封的空間與周圍介質(zhì)之間的質(zhì)量交換。</p><p><b>　　國(guó)內(nèi)研究動(dòng)態(tài)</b></p><p>　　卡套式管接頭在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用歷史還很短，在80年代徐州重型機(jī)械廠就已成功地將進(jìn)口卡套式管接頭應(yīng)用在CXO1032及LTM1050全地面起重機(jī)上，但終

26、因成本太高而無(wú)法形成批量。推廣國(guó)產(chǎn)卡套式管接頭有相當(dāng)大的難度，特別是不銹鋼管接頭，國(guó)產(chǎn)應(yīng)用率低，可靠性差。通過(guò)調(diào)研國(guó)內(nèi)卡套式管接頭的主要生產(chǎn)廠以及走訪用戶，我國(guó)國(guó)產(chǎn)化卡套式管接頭存在以下缺陷：</p><p>　　（1）我國(guó)現(xiàn)行的卡套式管接頭標(biāo)準(zhǔn)為1983年施行，近20年來(lái)再無(wú)研究改進(jìn)，國(guó)外已發(fā)展到第五、第六代，而我國(guó)仍停留在第一代，甚至趕不上國(guó)外最早一代的水平。</p><p>　?。?

27、）就國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)而言，也存在不少缺點(diǎn)，如接頭系列不全、壓力級(jí)別低，無(wú)法應(yīng)付各種復(fù)雜的高壓使用場(chǎng)合。</p><p>　　（3）沒(méi)有國(guó)標(biāo)變徑接頭，雖有行標(biāo)變徑接頭，但由于材料及熱處理等方面的原因，難以承受高壓?；谕瑯拥脑颍c卡套式管接頭配套使用的B型扣壓式膠管接頭也無(wú)法用于工程機(jī)械。</p><p>　　（4）國(guó)標(biāo)規(guī)定卡套式管接頭的接頭體和螺母一般采用35號(hào)鋼或Y20鋼，卡套采用(10號(hào)鋼，

28、其表面熱處理硬度為HV550-800，芯部硬度范圍為)HV220-300，管子采用(10號(hào)冷拔（或冷扎）無(wú)縫鋼管。這對(duì)卡套的制造精度和刃口熱處理硬度要求較高，對(duì)于鋼管的表面硬度及圓度要求也較高，加之國(guó)內(nèi)廠家生產(chǎn)卡套式管接頭缺乏經(jīng)驗(yàn)，不合格品比例較高，如果卡套刃口的硬度達(dá)不到要求，或鋼管的表面硬度太高、圓度不合格，則會(huì)導(dǎo)致卡套接頭在液壓系統(tǒng)中經(jīng)常出現(xiàn)漏油和拔脫現(xiàn)象。</p><p>　　（5）卡套式管接頭的裝配工藝

29、較復(fù)雜，要求裝配人員具有一定的技術(shù)水平和經(jīng)驗(yàn)，特別是卡套式管接頭的預(yù)裝更為重要，預(yù)裝的好壞直接影響到卡套的密封和抗拔脫能力。國(guó)外為提高預(yù)裝質(zhì)量已大量使用專用設(shè)備—預(yù)裝機(jī)，國(guó)內(nèi)目前還沒(méi)有專業(yè)的預(yù)裝機(jī)生產(chǎn)廠，卡套式管接頭大多靠手工預(yù)裝，不僅效率低，且與工人的技術(shù)水平、工作態(tài)度有相當(dāng)大的關(guān)系，裝配質(zhì)量很不穩(wěn)定。</p><p>　?。?）國(guó)產(chǎn)組合卡套接頭達(dá)不到相應(yīng)的壓力等級(jí) </p><p>　

30、　國(guó)內(nèi)企業(yè)也正在學(xué)習(xí)摸索，提高自己的產(chǎn)品質(zhì)量，但還有很多技術(shù)問(wèn)題有待解決?，F(xiàn)階段國(guó)產(chǎn)卡套接頭的可靠性還難以同進(jìn)口接頭相比，特別在較大的規(guī)格上，采用了將進(jìn)口和國(guó)產(chǎn)卡套接頭組合使用的辦法，即當(dāng)鋼管外徑在15mm以下使用國(guó)產(chǎn)卡套接頭，管徑大于15mm時(shí)則使用進(jìn)口接頭。這樣既提高了產(chǎn)品的可靠性，同時(shí)又比全部采用進(jìn)口卡套接頭降低了成本，收到了一定的效果。但這些并沒(méi)有解決根本的技術(shù)問(wèn)題。</p><p><b>　

31、　國(guó)外研究動(dòng)態(tài)</b></p><p>　　卡套式管接頭最早由德國(guó)ＥＲＭＥＴＯ公司于１９３０年發(fā)明出來(lái)（圖1.1），主要由三個(gè)部分組成：（１）具有２４度錐形孔的接頭體。（２）帶有尖銳內(nèi)刃的卡套。（３）起壓緊作用的螺母。當(dāng)擰緊螺母時(shí)，卡套在螺母的壓力下被推入接頭體的錐形孔內(nèi)，并隨之變形，這時(shí)卡套與接頭體內(nèi)錐面緊密接觸，形成球形密封，同時(shí)卡套的內(nèi)刃口自動(dòng)卡入鋼管外壁，形成密封和防止鋼管松動(dòng)，卡套尾部也徑向

32、收縮抱住管子，從而起到可靠的連接與密封的作用。 </p><p>　　卡套式管接頭自誕生至今已經(jīng)歷了多次改進(jìn)與發(fā)展，20世紀(jì)80年代其主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是采用漸進(jìn)式多刃卡套，包括兩片漸進(jìn)工作刀刃，一個(gè)止動(dòng)邊和喇叭形的環(huán)尾，大大提高了接頭的交變抗彎強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度，止動(dòng)邊指明裝配到位點(diǎn)，從而提高了裝配的可靠性。80年代卡套式管接頭又將卡套傳統(tǒng)的剛性密封改為更可靠的彈性密封，同時(shí)采用定位環(huán)使

33、卡套在定位環(huán)內(nèi)精確定位，接頭不需要預(yù)裝，不僅提高了裝配的可靠性，而且降低了裝配難度，提高了裝配效率。</p><p>　　圖1.1 單刃卡套示意圖</p><p>　　單卡套式管接頭的安裝特性:由于單卡套式管接頭的密封性能取決于卡套刃口能否均勻、適度切入鋼管表壁(外徑為φ6 mm～φ16 mm的鋼管,卡套切入深度t≥0.3 mm；外徑為φ18 mm～φ35 mm的鋼管,卡套切入深t≥0.

34、5 mm);卡套的外錐向上拱起形成龜背能否均勻與接頭內(nèi)錐接觸。</p><p>　　大量的使用情況證明,單卡套式管接頭并不是一種最佳的管路聯(lián)接方式,仍存在不足之處,現(xiàn)從結(jié)構(gòu)上進(jìn)行分析:</p><p>　　無(wú)溫差補(bǔ)償功能,在溫度變化大的環(huán)境中密封性能將大大下降。單卡套式管接頭零件精度及熱處理要求并不高,裝配時(shí)很難保證卡套刃口均勻、按設(shè)計(jì)值切入鋼管表壁,卡套外錐也很難均勻與接頭體內(nèi)錐接觸,加

35、上鋼管的固定和卡套與鋼管之間的密封都是靠卡套的刀刃，所以卡套刀刃要切入比較大的深度。這樣一來(lái)卡套與鋼管發(fā)生了塑性變形,在溫差變化大時(shí),卡套與鋼管之間、卡套與接頭體之間有可能形成間隙,產(chǎn)生泄漏。</p><p>　　卡套切入鋼管表壁并產(chǎn)生變形需要相當(dāng)大的外力,根據(jù)有關(guān)資料顯示:裝φ6 mm～φ10 mm卡套的擰緊力為64N～115N,φ16為259N, φ18為450N;這樣大的力矩在虎鉗上操作都有一定的困難,何況

36、在施工現(xiàn)場(chǎng),因此在裝配之前必須先在專用的卡套預(yù)裝器上進(jìn)行預(yù)裝。才能進(jìn)行裝配,否則一次裝配合格率不高于60%。重復(fù)拆裝性能差:由于外徑為φ6 mm～φ16 mm的鋼管,卡套切入深度t≥0.3 mm；外徑為φ18 mm～φ35 mm的鋼管,卡套切入深t≥0.5 mm，所以卡套與鋼管產(chǎn)生了永久變形,而非彈性變形,多次拆裝后,因卡套與接頭體沒(méi)有裝配補(bǔ)償量,易出現(xiàn)泄漏。</p><p>　　抗沖擊、震動(dòng)性能較差?？ㄌ资焦芙?/p>

37、頭中接頭體的連接螺紋與螺母均采用普通細(xì)牙螺紋,具有一定自鎖能力,但螺紋精度不高(6H、6h),在有沖擊、振動(dòng)或系統(tǒng)有脈動(dòng)沖擊的情況下使用有個(gè)別接頭體與螺母自鎖性能下降,產(chǎn)生松動(dòng),使接頭體與卡套外錐面不密封,產(chǎn)生泄漏。由于單卡套有上述缺點(diǎn)，所以對(duì)他進(jìn)行了改進(jìn)，改成雙刃單卡套式管接頭。其結(jié)構(gòu)如圖1.2所示。</p><p>　　圖1.2 雙刃單卡套式管接頭</p><p>　　雙刃單卡套式管

38、接頭工作原理：裝配時(shí)，旋緊壓緊螺母，壓緊螺母推動(dòng)卡套，卡套在接頭體內(nèi)沿軸線方向移動(dòng)。在螺旋力的作用下，卡套受到接頭體的擠壓，卡套向內(nèi)收縮，卡套的前刀刃先壓入鋼管，然后后刀刃再壓入鋼管，卡套錐面與接頭體內(nèi)錐面完全接觸,形成面密封。同時(shí)卡套后刃口向內(nèi)收縮壓入鋼管均勻的面密封；卡套前刀刃向內(nèi)收縮壓入鋼管抱緊鋼管，使鋼管產(chǎn)生塑性變形，不僅形成密封，而且可以防止前卡套松動(dòng)。</p><p>　　1．2本論文研究主要內(nèi)容&l

39、t;/p><p>　　本課題在單卡套的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)：由單刀刃改為雙刀刃，用前刀刃卡入鋼管，使鋼管不松動(dòng)；用后刀刃卡入鋼管，使卡套與鋼管緊密接觸，起密封作用。這樣分工，可以把前刀刃做得鋒利一些，讓前刀刃卡入鋼管深一些，抱緊鋼管。不用擔(dān)心鋼管會(huì)發(fā)生過(guò)大的塑性變形從而影響卡套管接頭的抗震性、多次重裝。后刀刃卡入鋼管的深度要嚴(yán)格的控制，不能卡的太深，防止鋼管發(fā)生塑性變形；也不能卡得太淺，太淺的話，壓強(qiáng)不夠，起不到密封作用。

40、所以要使卡入的深度恰當(dāng)。使卡套與鋼管緊密接觸，起密封作用。又能有一定的彈性變形，使卡套管接頭有好的抗震性，抗溫差能力以及能多次拆裝。 </p><p>　　在低溫鐵素體狀態(tài)下進(jìn)行滲氮，熱處理過(guò)程中除因滲入元素進(jìn)入滲層形成新相外，不發(fā)生相變，工件變形較小。要保證卡套式管接頭的密封性能，盡量使零件在熱處理過(guò)程中的變形小些，所以卡套的最終熱處理使用滲氮熱處理技術(shù)。</p><p>　　第2章 卡

41、套零件分析及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　2.1卡套管接頭的作用原理</p><p>　　卡套連接接頭由接頭體、壓緊螺母、鋼管和卡套4個(gè)零件組成。卡套在卡套式連接接頭中起著密封和承受軸向力的作用。卡套兩端的外側(cè)具有錐面，其前端(密封端)有一環(huán)形刃口。連接時(shí)，旋緊壓緊螺母，在壓緊螺母的推動(dòng)下，卡套前端在接頭體內(nèi)錐面的作用下產(chǎn)生徑向收縮變形，并使后刀刃卡入鋼管，使卡套與鋼管緊密接觸，起密封作用

42、；用前刀刃卡入鋼管，使鋼管不松動(dòng)。圖2.1所示為卡套連接接頭未完成連接時(shí)的情況。圖2.2所示為卡套連接接頭完成連接后的情況。只有在卡套的刃口良好地切入鋼管時(shí)，同時(shí)卡套的前端面與接頭體的內(nèi)錐面良好密合時(shí)，才能保證卡套連接的密封性，防止接頭體在高壓作用下拔脫彈出。</p><p>　　圖2.1 卡套連接接頭未完成連接 圖2.2 卡套連接接頭完成連接后</p><p>

43、;　　2.2卡套參數(shù)的討論</p><p>　　現(xiàn)在我們來(lái)討論圖中所標(biāo)注的各參數(shù)。</p><p>　　卡套的受力圖2.3所示：</p><p>　　圖2.3 卡套的受力圖</p><p>　　由卡套平衡得：其中f為卡套與鋼管的摩擦系數(shù)，L為的力臂且隨增大而變?。ǎ?， N為的力臂，且不變。</p><p><b

44、>　　（2-1）</b></p><p><b>　?。?-2）</b></p><p><b>　　（2-3）</b></p><p>　?。?）當(dāng)變小，不變；由、L變大、N不變，可知：變小或變大。由，可得：要變大。</p><p>　?。?）當(dāng)變小，變小；由、變大、不變，可知：

45、變小或變大。由，可得：要變大。</p><p>　　（3）當(dāng)變小，變大；由、變大、不變，可知：變小或變大?，F(xiàn)在不能確定的大小關(guān)系。</p><p>　?。?）當(dāng)不變，變??；由、不變、不變，、。可知：、、同時(shí)變大或、、同時(shí)變小。</p><p>　?。?）當(dāng)不變，變大；由、不變、不變，、?？芍?、、同時(shí)變大或、、同時(shí)變小。</p><p>　　

46、（6）當(dāng)變大，不變；由、變小、不變，可知：變大或變小，現(xiàn)在不能確定的大小關(guān)系。</p><p>　?。?）當(dāng)變大，變??；由、變小、不變，可知：變大或變小， 變大。</p><p>　?。?）當(dāng)變大，變大；由、變小、不變，可知：變大或變小，現(xiàn)在不能確定的大小關(guān)系。</p><p>　　我們希望用盡可能小的扭轉(zhuǎn)力矩來(lái)裝配，且使卡套管接頭的密封性也要好。即：要大、要大和要

47、小。</p><p>　　綜上所述: 方案（1）、（2）、（7）會(huì)使變大，而、只有一個(gè)變大，所以方案（1）、（2）、（7）不好。要使要小，應(yīng)該變大?，F(xiàn)在我就（3）:變小，變大，（5）: 當(dāng)不變，變大，（8）:當(dāng)變大，變大。這三個(gè)方案在solidworks中進(jìn)行有限元分析。</p><p>　　現(xiàn)在以=12°，=45°為基準(zhǔn)。（因?yàn)榭ㄌ坠芙宇^開(kāi)始是２４°

48、錐形孔的接頭體，壓緊螺母的傾角角度為45°）。</p><p>　　當(dāng)變小，變大時(shí)，由<78°，<90°-，現(xiàn)在取=60°，=10°。</p><p>　　當(dāng)不變，變大時(shí)，由<78°，<90°-，現(xiàn)在取=60°，=12°。</p><p>　　當(dāng)變大，變

49、大時(shí)，由<78°，<90°-，現(xiàn)在取=60°，=18°。</p><p>　　現(xiàn)在把這三個(gè)方案在solidworks中進(jìn)行有限元分析，現(xiàn)在這三個(gè)方案在solidworks中進(jìn)行有限元分析的結(jié)果(位移和應(yīng)力)附圖如下：</p><p>　　圖2.4 =60°，=10°卡套的位移圖 圖2.5 =60°，=1

50、0°卡套的應(yīng)力圖</p><p>　　圖2.6 =60°，=12°卡套位移圖 圖2.7 =60°，=12°卡套應(yīng)力圖 </p><p>　　圖2.8 =60°，=18°卡套位移圖 圖2.9 =60°，=18°卡套應(yīng)力圖</p><p>　　由以上三個(gè)方案的六

51、個(gè)有限元圖可以得出：</p><p>　　=60°，=10°卡套刃口的位移為0.01002mm和卡套的最大應(yīng)力為451.6MPa。</p><p>　　=60°，=12°卡套刃口的位移為0.01080mm和卡套的最大應(yīng)力為420.4 MPa。</p><p>　　=60°，=18°卡套刃口的位移為0.011

52、80mm和卡套的最大應(yīng)力為347.1 MPa。</p><p>　　綜上可得：=60°，=18°的方案比較好。</p><p>　　另外,假如卡套要切入H，壓緊螺母要向前移動(dòng)L.其關(guān)系如圖2.11示：</p><p>　　圖2.10 卡套壓入鋼管示意圖。</p><p>　　，因?yàn)楫?dāng)卡套切入鋼管后，要向前移動(dòng)要花很大的力

53、。所以我們希望移動(dòng)距離L小一點(diǎn)。而H又不變的，所以唯一的辦法是增大角度。</p><p>　　綜合上面兩個(gè)方面。最后確定=60°，=18°。</p><p><b>　　2.3材料的選擇</b></p><p>　　卡套要求不能生銹，所以選用1Cr18Ni9Ti不銹鋼；接頭體選用35#鋼；壓緊螺母選用35#鋼；鋼管采用１０號(hào)

54、無(wú)縫鋼管。材料的化學(xué)成分和力學(xué)性能見(jiàn)下表：</p><p>　　第3章 卡套管接頭分析及計(jì)算</p><p>　　3.1卡套管接頭的作用原理</p><p>　　卡套式管接頭由接頭體、壓緊螺母、鋼管和卡套4個(gè)零件組成?？ㄌ自诳ㄌ资竭B接接頭中起著密封和承受軸向力的作用。卡套兩端的外側(cè)具有錐面，其前端(密封端)有一環(huán)形刃口。連接時(shí)，旋緊壓緊螺母，在壓緊螺母的推動(dòng)下，卡套

55、前端在接頭體內(nèi)錐面的作用下產(chǎn)生徑向收縮變形，并使后刀刃卡入鋼管，使卡套與鋼管緊密接觸，起密封作用；用前刀刃卡入鋼管，使鋼管不松動(dòng)。只有在卡套的刃口良好地切入鋼管，同時(shí)卡套的前端面與接頭體的內(nèi)錐面良好密合時(shí)，才能保證卡套連接的密封性，防止接管在高壓作用下拔脫彈出。</p><p>　　3.2 壓緊螺母旋入深度計(jì)算</p><p>　　卡套前刀刃口對(duì)鋼管的咬入深度是靠螺母的旋入深度和接頭體的內(nèi)

56、錐面錐度來(lái)保證的。現(xiàn)在我以公稱壓力為25MPa，鋼管外徑為18mm、內(nèi)徑為15mm的卡套管接頭為例來(lái)計(jì)算卡套前刀刃的咬入深度。接頭體內(nèi)錐面的半錐角為α=18°，卡套前刀刃口對(duì)接管的咬入深度取決于螺母的旋入深度，壓緊螺母的旋入深度不足會(huì)導(dǎo)致卡套前刀刃口對(duì)接管的咬入深度不足，會(huì)導(dǎo)致鋼管可能被拔脫，所以現(xiàn)在計(jì)算鋼管剛要拔脫時(shí)前刀刃要卡入的深度。因?yàn)榭ㄌ浊暗度袎喝脘摴苤皇菫榱朔乐逛摴芩蓜?dòng)，所以材料可以發(fā)生很小的塑性變形，即要滿足：=。

57、即：</p><p><b>　　（3-1）</b></p><p><b>　?。?-2）</b></p><p><b>　?。?-3）</b></p><p>　　其中:F為內(nèi)壓引起的軸向力,N; 為刃口對(duì)接管的擠壓應(yīng)力,MPa; 為鋼管內(nèi)徑,mm; &l

58、t;/p><p>　　為鋼管外徑,mm; t 為刃口咬入鋼管的深度,mm. P 為內(nèi)壓,MPa </p><p>　　故卡套刃口咬入接管的最小咬入深度為: </p><p><b>　?。?-4）</b></p><p>　　接頭體內(nèi)錐面半錐角α，壓緊螺母旋入深度h，卡套刃口

59、對(duì)接管的咬入深度t。它們之間的關(guān)系如圖3.1所示。根據(jù)三角關(guān)系，要保證最小刃口咬入深度=0.381 mm，壓緊螺母的最小旋入深度hmin應(yīng)為:</p><p><b>　?。?-5）</b></p><p>　　圖3.1 α、h、t 的關(guān)系</p><p>　　為了使卡套卡的更牢靠，即保證螺母旋入深度大于1.17 mm?，F(xiàn)在乘上一個(gè)安全系數(shù)1

60、.3，所以壓緊螺母旋入深度為1.521mm?？ㄌ坠芙宇^壓緊螺母的螺距為1.5 mm，所以壓緊螺母要旋轉(zhuǎn)1.02圈。為使鋼管不會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的塑性變形，不要使壓緊螺母旋過(guò)1圈半以上。一般使壓緊螺母應(yīng)旋入1圈到4/3圈。實(shí)際也表明，只要螺母旋入1圈,都能滿足要求。所以通常旋入1圈左右，此時(shí)若拆下壓緊螺母，檢查卡套在鋼管上的咬合情況，可以發(fā)現(xiàn)卡套刃口已全部咬入管子表面，卡套在鋼管軸向不能串動(dòng)。用這種方法可檢查卡套連接接頭的裝配質(zhì)量。</p&

61、gt;<p>　　第4章 卡套管接頭的結(jié)構(gòu)及尺寸</p><p>　　4.1卡套的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　卡套要具有良好的剛性、硬度和韌性。卡套的表面硬度要求在HRC58.5～63之間，硬層深度為0.03～0.O5mm，基體硬度在HV180～220之間。由卡套刃口咬入鋼管的最小咬入深度tmin=0.381mm 。為了卡套能卡牢鋼管，又不會(huì)切入鋼管太深，使鋼管發(fā)生塑性變形

62、。所以卡套刃的長(zhǎng)度不能太長(zhǎng)了，但也不能太短了，因?yàn)樘塘耍ㄌ拙筒荒芸ɡ武摴?。所以現(xiàn)在卡套長(zhǎng)刃的長(zhǎng)度0.55mm，短刃的長(zhǎng)度為0.4mm?？ㄌ浊暗度杏幸欢ㄎ画h(huán)，定位環(huán)的作用是：用于接頭裝配擰緊時(shí)，不會(huì)使卡套過(guò)分?jǐn)Q緊。因?yàn)閿Q緊接頭時(shí)，定位環(huán)端面與卡套的端面接觸，限制卡套進(jìn)一步收縮，對(duì)卡套在徑向進(jìn)行定位。因此避免了因過(guò)分?jǐn)Q緊造成卡套彈性失效而造成泄漏現(xiàn)象產(chǎn)生，提高了密封的可靠性。卡套最左邊的刃要比與接頭體接觸的接觸面更靠右邊，因?yàn)榭ㄌ浊腥脘?/p>

63、管的壓強(qiáng)比卡套與接頭體的壓強(qiáng)大，所以刀刃的力矩要比接觸面的短。因?yàn)榭ㄌ自谇腥脘摴艿倪^(guò)程中，卡套會(huì)向內(nèi)收縮，也就是說(shuō)卡套的刀刃不是豎直向下，所以刀刃兩邊的距離不相等，把刀刃做成向前傾斜一個(gè)角度（當(dāng)然這個(gè)角度很?。┮员愕度性谇腥脘摴軙r(shí)是垂直切入。為了使接觸面能與接頭體緊密的接觸所以接觸面的圓度誤差</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p>　　由此可

64、知當(dāng)溫度升高時(shí)，它們的配合變得松動(dòng)，而溫度降低時(shí)，它們壓得更緊。不過(guò)這個(gè)影響很小。所以卡套的結(jié)構(gòu)如圖4.1：</p><p>　　圖 4.1 卡套的結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　4.2接頭體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　接頭體錐孔的精度對(duì)卡套的密封有很大的影響。特別是錐孔的圓度誤差要控制在一定范圍內(nèi)。由于接頭體是由35#鋼做的，而卡套是1Cr18Ni9Ti不銹鋼做

65、的，所以兩個(gè)零件的熱膨脹系數(shù)不一樣。35#鋼的熱膨脹系數(shù)是,1Cr18Ni9Ti不銹鋼的熱膨脹系數(shù)是。所以當(dāng)環(huán)境溫度發(fā)生變化時(shí)，壓緊螺母和卡套會(huì)因?yàn)闊崤蛎浵禂?shù)不同而使它們的配合松開(kāi)或壓緊?，F(xiàn)在我們以室溫情況裝配好，當(dāng)溫度變動(dòng)為30℃，即由溫度范圍-5℃～55℃。它們之間的變動(dòng)量：</p><p><b>　　（4-2）</b></p><p>　　由此可知當(dāng)溫度升高時(shí)

66、，它們的配合變得松動(dòng)，而溫度降低時(shí)，它們壓得更緊。不過(guò)這個(gè)影響很小，就算再乘以一個(gè)安全系數(shù)2，也就才一微米，所以可以忽略不計(jì)。為了與壓緊螺母的5H螺紋精度相配，接頭體的螺紋精度為5h6h。所以接頭體的結(jié)構(gòu)如圖4.2：</p><p>　　圖 4.2 接頭體的結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　4.3壓緊螺母的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　因?yàn)閴壕o螺母是用來(lái)推卡套的，所以壓

67、緊螺母的錐孔為120°。當(dāng)卡套咬入的深度最小時(shí)，壓緊螺母要向前移動(dòng)1.17 mm。為了讓螺母旋轉(zhuǎn)一圈左右，故螺母的螺距為1.5mm。選細(xì)牙還有一個(gè)原因是為了螺紋連接的抗震性更好，還有螺紋的精度要選5H，這樣可以加強(qiáng)螺紋連接的抗震性。由于壓緊螺母是由35#鋼做的，而卡套是1Cr18Ni9Ti不銹鋼做的，所以兩個(gè)零件的熱膨脹系數(shù)不一樣。35#鋼的熱膨脹系數(shù)是,1Cr18Ni9Ti不銹鋼的熱膨脹系數(shù)是。所以當(dāng)環(huán)境溫度發(fā)生變化時(shí)，壓緊

68、螺母和卡套會(huì)因?yàn)闊崤蛎浵禂?shù)不同而使它們的配合松開(kāi)或壓緊?，F(xiàn)在我們以室溫情況裝配好，當(dāng)溫度變動(dòng)為30℃，即由溫度范圍-5℃～55℃。 它們之間的變動(dòng)量： </p><p><b>　　（4-3）</b></p><p>　　由此可知當(dāng)溫度升高時(shí)，它們的配合變得松動(dòng)，而溫度降低時(shí)，它們壓得更緊。不過(guò)這個(gè)影響很小，就算再乘以一個(gè)安全系數(shù)2，也就才一微米，所以可以忽略不計(jì)。

69、接頭體的結(jié)構(gòu)如圖4.3：</p><p>　　圖 4.3 接頭體的結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　幾種卡套在尺寸設(shè)計(jì)上的比較：</p><p>　　國(guó)內(nèi)和臺(tái)灣產(chǎn)卡套尺寸設(shè)計(jì)大體一致，只是臺(tái)灣產(chǎn)卡套內(nèi)孔通徑偏小，雙刃口卡套，大直徑較其它卡套大，個(gè)別規(guī)格與國(guó)產(chǎn)卡套不互換，但彈性變形區(qū)等強(qiáng)度懸臂設(shè)計(jì)較好，大大提高抗屈服能力。雙刃口漸進(jìn)式卡套，多一道預(yù)制變形溝，使雙刃口收緊更

70、省力，并且當(dāng)雙刃口切入到一定深度后，止推環(huán)限制刃口過(guò)度切入鋼管外壁，在保證刃口切入深度的同時(shí)，又保證了彈性區(qū)有高的抗屈服能力，外徑內(nèi)孔尺寸較單刃口有所不同。 </p><p>　　第5章 卡套管接頭的加工</p><p><b>　　5.１卡套的加工</b></p><p>　　5.２壓緊螺母的加工</p>

71、;<p><b>　　5.３接頭體的加工</b></p><p>　　5.4卡套專用刀具的制作</p><p>　　因?yàn)榭ㄌ壮叽缧?，精度高。?duì)卡套管接頭的密封起著關(guān)鍵性的作用。特別對(duì)卡套刀刃的制作要求很高。現(xiàn)在給卡套制作一把專用刀具，來(lái)保證卡套刀刃的精度。</p><p>　　1、擇選刀片夾固結(jié)構(gòu)。</p><

72、p>　　考慮到加工是在鏜床上進(jìn)行，且屬于連續(xù)切削，采用方形刀柄結(jié)構(gòu)。 </p><p>　　2、選擇刀片材料(硬質(zhì)合金牌號(hào))。</p><p>　　由原始條件給定：雖然零件的外形有點(diǎn)復(fù)雜，但因?yàn)榱慵牟牧蠟?Cr18Ni9Ti，所以選取刀片材料（硬質(zhì)合金牌號(hào)）為YW1。</p><p>　　3、選擇車刀合理角度。</p><p>　　前

73、角：不銹鋼的硬度、強(qiáng)度并不高，但其塑性、韌性都較好，熱強(qiáng)性高，切削時(shí)切屑不易被切離。在保證刀具有足夠強(qiáng)度的前提下，應(yīng)選用較大的前角，這樣不僅能夠減小被切削金屬的塑性變形，而且可以降低切削力和切削溫度，同時(shí)使硬化層深度減小。車削各種不銹鋼的前角大致為12°～30°。對(duì)馬氏體不銹鋼(如2Cr13)，前角可取較大值；對(duì)奧氏體和奧氏體+鐵素體不銹鋼，前角應(yīng)取較小值；對(duì)未經(jīng)調(diào)質(zhì)處理或調(diào)質(zhì)后硬度較低的不銹鋼，可取較大前角；直徑較

74、小或薄壁工件，宜采用較大的前角。所以前角=15°。后角：加大后角能減小后刀面與加工表面的摩擦，但會(huì)使切削刃的強(qiáng)度和散熱能力降低。后角的合理值取決于切削厚度，切削厚度小時(shí)，宜選較大后角。不銹鋼車刀通常取=10°～20°(精加工)或=6°～10°(粗加工)。因?yàn)榧庸ず穸刃∷?12°。主偏角、副偏角：因?yàn)榱慵容^短，所以刀具也可以做的短一點(diǎn)，剛性好且徑向力不是很大。由于零件外形因素

75、，所以主偏角=0°、副偏角=0°。刃傾角：由于主偏角=0°、副偏角=0°，所以=0°。刀具如圖 5.1所示:</p><p>　　圖 5.1 刀具圖</p><p>　　第6章 卡套的熱處理</p><p><b>　　6.1熱處理的發(fā)展</b></p><p>　　在

76、從石器時(shí)代進(jìn)展到銅器時(shí)代和鐵器時(shí)代的過(guò)程中，熱處理的作用逐漸為人們所認(rèn)識(shí)。早在公元前770至前222年，中國(guó)人在生產(chǎn)實(shí)踐中就已發(fā)現(xiàn)，銅鐵的性能會(huì)因溫度和加壓變形的影響而變化。白口鑄鐵的柔化處理就是制造農(nóng)具的重要工藝?！　?lt;/p><p>　　公元前六世紀(jì)，鋼鐵兵器逐漸被采用，為了提高鋼的硬度，淬火工藝遂得到迅速發(fā)展。中國(guó)河北省易縣燕下都出土的兩把劍和一把戟，其顯微組織中都有馬氏體存在，說(shuō)明是經(jīng)過(guò)淬火的?！　?lt

77、;/p><p>　　隨著淬火技術(shù)的發(fā)展，人們逐漸發(fā)現(xiàn)淬冷劑對(duì)淬火質(zhì)量的影響。三國(guó)蜀人蒲元曾在今陜西斜谷為諸葛亮打制3000把刀，相傳是派人到成都取水淬火的。這說(shuō)明中國(guó)在古代就注意到不同水質(zhì)的冷卻能力了，同時(shí)也注意了油和水的不同冷卻能力。中國(guó)出土的西漢(公元前206～公元24)中山靖王墓中的寶劍，心部含碳量為0.15～0.4%，而表面含碳量卻達(dá)0.6%以上，說(shuō)明已應(yīng)用了滲碳工藝。但當(dāng)時(shí)作為個(gè)人“手藝”的秘密，不肯外傳，

78、因而發(fā)展很慢。　　</p><p>　　1863年，英國(guó)金相學(xué)家和地質(zhì)學(xué)家展示了鋼鐵在顯微鏡下的六種不同的金相組織，證明了鋼在加熱和冷卻時(shí)，內(nèi)部會(huì)發(fā)生組織改變，鋼中高溫時(shí)的相在急冷時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N較硬的相。法國(guó)人奧斯蒙德確立的鐵的同素異構(gòu)理論，以及英國(guó)人奧斯汀最早制定的鐵碳相圖，為現(xiàn)代熱處理工藝初步奠定了理論基礎(chǔ)。與此同時(shí)，人們還研究了在金屬熱處理的加熱過(guò)程中對(duì)金屬的保護(hù)方法，以避免加熱過(guò)程中金屬的氧化和脫碳等?！　?/p>

79、</p><p>　　1850～1880年，對(duì)于應(yīng)用各種氣體（諸如氫氣、煤氣、一氧化碳等）進(jìn)行保護(hù)加熱曾有一系列專利。1889～1890年英國(guó)人萊克獲得多種金屬光亮熱處理的專利?！　?lt;/p><p>　　二十世紀(jì)以來(lái)，金屬物理的發(fā)展和其他新技術(shù)的移植應(yīng)用，使金屬熱處理工藝得到更大發(fā)展。一個(gè)顯著的進(jìn)展是1901～1925年，在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用轉(zhuǎn)筒爐進(jìn)行氣體滲碳；30年代出現(xiàn)露點(diǎn)電位差計(jì),使?fàn)t內(nèi)

80、氣氛的碳勢(shì)達(dá)到可控，以后又研究出用二氧化碳紅外儀、氧探頭等進(jìn)一步控制爐內(nèi)氣氛碳勢(shì)的方法；60年代，熱處理技術(shù)運(yùn)用了等離子場(chǎng)的作用，發(fā)展了離子滲氮、滲碳工藝 ；激光、電子束技術(shù)的應(yīng)用，又使金屬獲得了新的表面熱處理和化學(xué)熱處理方法。 </p><p>　　6.2熱處理的工藝過(guò)程</p><p>　　熱處理工藝一般包括加熱、保溫、冷卻三個(gè)過(guò)程，有時(shí)只有加熱和冷卻兩個(gè)過(guò)程。這些過(guò)程互相銜接，不可間

81、斷。這個(gè)過(guò)程可以借助陶瓷換熱器來(lái)實(shí)現(xiàn)，陶瓷換熱器的生產(chǎn)工藝與窯具的生產(chǎn)工藝基本相同，導(dǎo)熱性與抗氧化性能是材料的主要應(yīng)用性能。它的原理是把陶瓷散熱器放置在煙道出口較近，溫度較高的地方，不需要摻冷風(fēng)及高溫保護(hù)，當(dāng)窯爐溫度1250-1450℃時(shí)，煙道出口的溫度應(yīng)是1000-1300℃，陶瓷換熱器回收余熱可達(dá)到450-750℃，將回收到的的熱空氣送進(jìn)窯爐與燃?xì)庑纬苫旌蠚膺M(jìn)行燃燒，這樣直接降低生產(chǎn)成本，增加經(jīng)濟(jì)效益?！　?lt;/p>&

82、lt;p>　　陶瓷換熱器在金屬換熱器的使用局限下得到了很好的發(fā)展，因?yàn)樗^好地解決了耐腐蝕，耐高溫等課題，成為了回收高溫余熱的最佳換熱器。經(jīng)過(guò)多年生產(chǎn)實(shí)踐，表明陶瓷換熱器效果很好。它的主要優(yōu)點(diǎn)是：導(dǎo)熱性能好，高溫強(qiáng)度高，抗氧化、抗熱震性能好。壽命長(zhǎng)，維修量小，性能可靠穩(wěn)定，操作簡(jiǎn)便。是目前回收高溫?zé)煔庥酂岬淖罴蜒b置?！　〖訜崾菬崽幚淼闹匾ば蛑?。金屬熱處理的加熱方法很多，最早是采用木炭和煤作為熱源，進(jìn)而應(yīng)用液體和氣體燃料。電的應(yīng)

83、用使加熱易于控制，且無(wú)環(huán)境污染。利用這些熱源可以直接加熱，也可以通過(guò)熔融的鹽或金屬，以至浮動(dòng)粒子進(jìn)行間接加熱?！　?lt;/p><p>　　金屬加熱時(shí)，工件暴露在空氣中，常常發(fā)生氧化、脫碳(即鋼鐵零件表面碳含量降低)，這對(duì)于熱處理后零件的表面性能有很不利的影響。因而金屬通常應(yīng)在可控氣氛或保護(hù)氣氛中、熔融鹽中和真空中加熱，也可用涂料或包裝方法進(jìn)行保護(hù)加熱?！　?lt;/p><p>　　加熱溫度是熱處

84、理工藝的重要工藝參數(shù)之一，選擇和控制加熱溫度 ，是保證熱處理質(zhì)量的主要問(wèn)題。加熱溫度隨被處理的金屬材料和熱處理的目的不同而異，但一般都是加熱到相變溫度以上，以獲得高溫組織。另外轉(zhuǎn)變需要一定的時(shí)間，因此當(dāng)金屬工件表面達(dá)到要求的加熱溫度時(shí)，還須在此溫度保持一定時(shí)間，使內(nèi)外溫度一致，使顯微組織轉(zhuǎn)變完全，這段時(shí)間稱為保溫時(shí)間。采用高能密度加熱和表面熱處理時(shí)，加熱速度極快，一般就沒(méi)有保溫時(shí)間，而化學(xué)熱處理的保溫時(shí)間往往較長(zhǎng)?！　?lt;/p>

85、;<p>　　冷卻也是熱處理工藝過(guò)程中不可缺少的步驟，冷卻方法因工藝不同而不同，主要是控制冷卻速度。一般退火的冷卻速度最慢，正火的冷卻速度較快，淬火的冷卻速度更快。但還因鋼種不同而有不同的要求，例如空硬鋼就可以用正火一樣的冷卻速度進(jìn)行淬硬。</p><p><b>　　6.3卡套的熱處理</b></p><p>　　在正常工作條件下要求卡套這個(gè)薄壁件外硬

86、內(nèi)韌，其韌部切入管壁不能出現(xiàn)剝落現(xiàn)象而心部硬度不能小于HV170，滲氮薄，熱處理變形要求小。根據(jù)這些要求，熱處理爐采用非標(biāo)準(zhǔn)的15W井式電阻爐，示意圖如 6-1</p><p>　　圖 6.1 熱處理</p><p>　　1-排氣管； 2-插熱電偶管；3-氣壓管；4-滴入管；5-放零件小孔蓋；</p><p>　　6-放零件小孔；7錳鐵粉槽；8-電熱體；9-爐襯；

87、10-爐罐；11-爐蓋；</p><p><b>　　工藝過(guò)程：</b></p><p>　　排氣：爐子溫度達(dá)到（一般760°-800°）后開(kāi)始排氣。排氣用滴劑甲醇加上三乙醇胺。甲醇的滴量使它從滴管出來(lái)時(shí)連續(xù)成線；三乙醇胺的控制的滴量與氰化時(shí)的滴量相同，一般在20-40滴/分鐘范圍內(nèi)（1ml為33滴），過(guò)半小時(shí)后改滴三乙醇胺半小時(shí)，滴量與前相同。這

88、樣做便于控制爐內(nèi)氣氛，因?yàn)榭ㄌ椎臐B層要求薄，氰化時(shí)間很短，爐內(nèi)氣氛的控制對(duì)滲層質(zhì)量有很大的影響。排氣時(shí)必須要點(diǎn)燃廢氣，因?yàn)閺U氣中含有的HCN對(duì)人體有害。</p><p>　　氰化：經(jīng)過(guò)總共一小時(shí)的排氣后，開(kāi)始加試件，進(jìn)行氣體氰化處理。因?yàn)榭ㄌ椎某叽巛^小，在我們進(jìn)行處理的時(shí)侯，卡套全部是由爐蓋上的零件孔放入，放入侯要注意調(diào)整滴量使其符合要求，要掌握好氰化時(shí)間（一般為3-30分鐘），出爐后油淬。以后再加入下一批零件前

89、俊需要用三乙醇胺排氣15分鐘，以便控制爐內(nèi)氣氛。氰化時(shí)爐壓在20-100mm水銀柱范圍內(nèi)。</p><p>　　氰化時(shí)取樣進(jìn)行爐氣分析，在800℃滴量為20/分三乙醇胺時(shí)，爐氣成分為：0.8%CO2、0.6%O228.4%CO、52%H2、14.5%CH4、3.7%N2。</p><p>　　回火是在油浴爐中進(jìn)行的，回火溫度180°，時(shí)間為一小時(shí)。</p><

90、p><b>　　卡套的冷擠壓工藝</b></p><p>　　卡套的冷擠壓工藝可節(jié)約原材料。冷擠壓用料僅需車削加工的1/4，勞動(dòng)生產(chǎn)率比切削加工提高了近30倍。以φ10卡套工藝過(guò)程為例，它要經(jīng)過(guò)以下各個(gè)階段：斷料——鐓平——壓球——退火——磷化——皂化——伸孔——縮徑。最后進(jìn)行擠壓并進(jìn)行車削加工成形。</p><p>　　第7章 卡套管接頭的安裝</p&g

91、t;<p>　　7.1 卡套壓入鋼管所需力的計(jì)算</p><p>　　由前面可知道，鋼管為１０號(hào)無(wú)縫鋼管，無(wú)氧化退火，硬度不大于HRB 75?？ㄌ浊暗度袎喝?.3mm，后刀刃壓入0.5mm。由硬度公式</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p>　　可得：

92、 （7-2）</p><p>　　所以前刀刃要壓入0.3mm所需的力：</p><p><b>　　（7-3）</b></p><p>　　后刀刃要壓入0.5mm所需的力：</p><p><b>　?。?-4）</b></p><p>　　即卡套要

93、受到壓入力 （7-5）</p><p>　　7.2 卡套與接頭體密封所需力的計(jì)算</p><p>　　卡套要壓入鋼管，卡套自己也要變形。其變形尺寸關(guān)系如圖7.1：</p><p>　　圖7.1 卡套在垂直卡套接觸面收縮的位移</p><p>　　卡套在豎直方向要壓入0.5mm，在垂直卡套接觸面的方向上要收縮</p

94、><p><b>　?。?-6）</b></p><p>　　現(xiàn)在我以卡套與接頭體是過(guò)盈配合來(lái)算：</p><p><b>　　（7-7）</b></p><p>　　式中：C1——被包容件的剛性系數(shù)，</p><p><b>　?。?-8）</b><

95、/p><p>　　C2——包容件的剛性系數(shù)，</p><p><b>　　（7-9）</b></p><p>　　E1、E2——分別為被包容件和包容件的彈性模量，MPa</p><p>　　d1、d2——分別為被包容件的內(nèi)徑和包容件的外徑，mm； </p><p>　　μ1、μ2——分別為被包容件與包

96、容件材料的泊松比。對(duì)于鋼，μ=0.3；</p><p>　　d——配合的公稱直徑，mm 。</p><p><b>　　所以：</b></p><p><b>　?。?-10）n</b></p><p><b>　　（7-11）</b></p><p>

97、　　7.3 卡套的受力分析</p><p>　　卡套的受力如圖7.2所示：</p><p>　　圖7.2 卡套的受力圖</p><p>　　由于卡套壓入過(guò)程的是慢慢的過(guò)程，所以我們可以近似的認(rèn)為加速度為零。由平衡條件可得：</p><p>　　水平方向 （7-12）</p><p>　　豎直方向

98、 （7-13）</p><p><b>　　由以上可解得：</b></p><p>　　7.4 卡套裝配時(shí)的力矩</p><p>　　壓緊螺母與卡套的受力如圖7.3所示：</p><p>　　圖7.3 壓緊螺母與卡套的受力示意圖</p><p>　　水平方向

99、 （7-14) </p><p>　　即 (7-15) </p><p>　　裝配卡套的力矩M要消耗在兩個(gè)地方:</p><p>　　一、克服螺紋間的摩擦力矩。二、克服卡套與壓緊螺母間的摩擦力矩。即：</p>&l

100、t;p>　　（7-16） </p><p><b>　?。?-17）</b></p><p>　　假設(shè)扳手長(zhǎng)360mm。所需的力為</p><p><b>　?。?-18）</b></p>

101、<p>　　190N的力對(duì)一個(gè)正常的成年人來(lái)說(shuō)是一件很容易的事。</p><p><b>　　安裝 </b></p><p>　　1、鋸下合適長(zhǎng)度的無(wú)縫鋼管，去除端口毛刺。鋼管端面要與軸線垂直，角度公差不大于0.5度。如果鋼管需要折彎，則鋼管端面至彎曲部位的直線段長(zhǎng)度不能少于三倍螺母的長(zhǎng)度。 2、把螺母和卡套套在無(wú)縫鋼管上。注意螺母和卡套的方向，不

102、要裝反了。 3、在預(yù)裝配接頭體螺紋和卡套上涂上潤(rùn)滑油，把鋼管插入接頭體，（鋼管一定要插到底）用手旋緊螺母。 4、擰緊螺母直至卡套卡住鋼管，這個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)可以通過(guò)擰緊力矩的增加感受到（壓力點(diǎn)）。 </p><p>　　5、達(dá)到壓力點(diǎn)后，再將螺母擰緊1/2圈。 6、將預(yù)裝配接頭體拆下，檢查卡套刃邊的嵌入情況，可見(jiàn)的突起帶必須填滿卡套前端的空間?？ㄌ卓梢陨晕⑿D(zhuǎn)，但不能軸向移動(dòng)。 7、最終安裝，將實(shí)

103、際安裝中的接頭體的螺紋涂上潤(rùn)滑油、壓緊螺母與之配合擰至可感覺(jué)到的擰緊力增加為止，接著再擰緊1/2圈安裝完畢。 重復(fù)安裝 所有的卡套接頭都可以多次重裝，但要保證零件無(wú)損壞且清潔。 1、把鋼管插入接頭體直至卡套貼緊接頭體內(nèi)錐面，用手?jǐn)Q緊螺母。 2、用扳手?jǐn)Q緊螺母，直至擰緊力矩急劇增大，再擰緊1/4至1/2圈即可。 檢查 可拆下鋼管檢查裝配是否合乎要求：卡套端部的鋼管上應(yīng)該有均勻的輕微凸起?？ㄌ撞荒芮昂蠡瑒?dòng)，但

104、允許有輕微轉(zhuǎn)動(dòng)。</p><p>　　第8章 螺紋連接的校核</p><p><b>　　8.1 螺栓的校核</b></p><p><b>　　1、螺栓螺紋的校核</b></p><p>　　由前面可知道推力要15424N。螺紋的抗拉強(qiáng)度 （8-1）</

105、p><p>　　螺紋的應(yīng)力截面積 （8-2）</p><p><b>　　(8-3) </b></p><p><b>　　(8-4) </b></p><p>　　其中：--螺紋小徑的基本尺寸， mm ；--螺紋中徑的基本尺寸，

106、mm ；</p><p>　　--螺紋小徑的基本尺寸減去螺紋原始三角高度的1/6， mm ；</p><p>　　--螺紋原始三角高度， mm ； --螺紋的螺距， mm ； --推力, N 。</p><p><b>　　帶入數(shù)值計(jì)算得： </b></p><p>　　許可拉應(yīng)力

107、 （8-5）</p><p><b>　　其中n—安全系數(shù)</b></p><p>　　因?yàn)?（8-6）</p><p>　　所以螺栓的螺紋強(qiáng)度合格。</p><p><b>　　2、螺栓強(qiáng)度的校核</b>&l

108、t;/p><p>　　螺栓的拉應(yīng)力 （8-7）</p><p><b>　　（8-8）</b></p><p>　　其中：--螺紋小徑的基本尺寸， mm ；--孔的直徑， mm ；--推力, N 。</p><p><b>　

109、　帶入數(shù)值計(jì)算得： </b></p><p>　　許可拉應(yīng)力 （8-9）</p><p><b>　　其中n—安全系數(shù)</b></p><p>　　因?yàn)?（8-10）</p><p>　　所

110、以螺栓的強(qiáng)度合格。</p><p><b>　　8.2 螺母的校核</b></p><p><b>　　1、螺栓螺紋的校核</b></p><p>　　螺紋的抗拉強(qiáng)度 （8-11）</p><p>　　螺紋的應(yīng)力

111、截面積 （8-12）</p><p><b>　　(8-13) </b></p><p><b>　　(8-14) </b></p><p>　　其中：--螺紋小徑的基本尺寸， mm ；--螺紋中徑的基本尺寸， mm ；</p><

112、p>　　--螺紋小徑的基本尺寸減去螺紋原始三角高度的1/6， mm ；</p><p>　　--螺紋原始三角高度， mm ；--螺紋的螺距， mm ；--推力, N 。</p><p><b>　　帶入數(shù)值計(jì)算得： </b></p><p>　　許可拉應(yīng)力 （8-15）&

113、lt;/p><p><b>　　其中n—安全系數(shù)</b></p><p><b>　?。?-16）</b></p><p>　　因?yàn)槁菟ǖ目箟簭?qiáng)度大于螺栓的抗拉強(qiáng)度，所以螺栓的強(qiáng)度合格。</p><p><b>　　2、螺栓強(qiáng)度的校核</b></p><p>

114、;　　螺栓的拉應(yīng)力 （8-17）</p><p><b>　?。?-18）</b></p><p>　　其中：--螺紋大徑的基本尺寸， mm ；--孔的直徑， mm ； --推力, N 。</p><p><b>　　帶入數(shù)值計(jì)算得： </