一种低温液体运输车罐体外壳的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及低温液体储运设备技术领域，具体是一种低温液体运输车罐体外壳。
【背景技术】
[0002]对于低温液体运输车罐体外壳，加强圈是不可缺少的加强结构，它可以增加筒体的轴惯性矩使其满足稳定性要求。低温液体运输车罐体外壳加强圈通常设置在筒体的内部或外部。目前，内部设置的加强圈通常采用扁钢结构，外部设置的加强圈通常采用U型加强圈或半圆型加强圈，且各个加强圈的尺寸都相同。加强圈布置在外部不仅便于焊接和抽真空，还有利于增加罐体容积。由于罐车的外形尺寸有限界，必要时还需要在外壳外加强圈两侧进行割断处理，这又使外壳的屈曲载荷有所降低。为了提高外壳的抗失稳能力，会使得加强圈的数量增多，截面积增大，增加了成本和焊接工作量，且质量大，达不到轻量化的目的。
【实用新型内容】
[0003]针对现有技术的不足，本实用新型拟解决的技术问题是，提供一种低温液体运输车罐体外壳，通过对大加强圈和小加强圈组合层级加强结构进行稳定性分析，采用有限元优化方法，以质量最小为优化目标，以满足稳定性要求为约束条件，得到大加强圈的最优位置以及大加强圈和小加强圈的最优尺寸，降低所有加强圈的使用数量，节省材料，降低成本，有效的减小质量，从而实现结构的轻量化。
[0004]本实用新型解决所述技术问题的技术方案是，提供一种低温液体运输车罐体外壳，包括碟形封头、筒体和外壳加强结构；所述碟形封头安装在筒体两端；所述外壳加强结构沿筒体轴线方向安装在筒体外部；其特征在于所述外壳加强结构包括大加强圈和小加强圈；所述大加强圈为两个，两个大加强圈与筒体正中间的距离相等，两个大加强圈的间距为筒体总长的1/4。
[0005]与现有技术相比，本实用新型有益效果在于:采用大加强圈和小加强圈组合层级加强结构，有效的提高筒体抗失稳能力；通过对大加强圈和小加强圈组合层级加强结构进行稳定性分析，采用有限元优化方法，以质量最小为优化目标，以满足稳定性要求为约束条件，得到大加强圈的最优位置以及大加强圈和小加强圈的最优尺寸，降低所有加强圈的使用数量，节省材料，降低成本，有效的减小质量，从而实现结构的轻量化。
【附图说明】
[0006]图1为现有技术中低温液体运输车罐体外壳整体结构主视示意图；
[0007]图2为本实用新型低温液体运输车罐体外壳一种实施例的整体结构主视示意图；(图中:1.碟形封头；2.筒体；3.小加强圈；4.大加强圈)
[0008]图3为本实用新型低温液体运输车罐体外壳图2中I的局部放大侧视结构示意图；
[0009]图4为本实用新型低温液体运输车罐体外壳图2中II的局部放大侧视结构示意图。
【具体实施方式】
[0010]本实用新型提供了下面结合附图对本实用新型做进一步说明。
[0011]现有技术中(参见图1)，低温液体运输车罐体外壳包括碟形封头1、筒体2和小加强圈3 ;所述小加强圈3为U型加强圈；所述碟形封头I安装在筒体2两端；所述筒体2的外径2490mm，长度11795mm，所述小加强圈3沿筒体2轴线方向安装在筒体2外部，小加强圈3的高度为50mm，宽度为80mm，厚度为4mm ;所述碟形封头1、筒体2和小加强圈3材质均为Q345R。对图1中模型进行优化设计，利用ANSYS进行特征值屈曲分析，位移边界条件为:两端碟形封头I曲面深度1/3位置施加环向位移约束，其中一端同时施加轴向位移约束?’力边界条件为:筒体2外表面承受0.1MPa的均布压力，可以得出屈曲载荷系数为2.6253，即临界压力为0.26253MPa。屈曲载荷系数为2.6253大于相关标准中(ASME B&P Code VII1-2)的规定值，结构可满足稳定性要求。
[0012]实施例
[0013]本实用新型公开了一种低温液体运输车罐体外壳(参见图2)，包括碟形封头1、筒体2、小加强圈3和大加强圈4 ;所述大加强圈4为半圆型加强圈，小加强圈3为U型加强圈；大加强圈具有较强的抗失稳能力，通常结构失稳时这些加强构件不会失稳，起支撑作用；小加强圈的抗失稳能力比大加强圈弱，用于增加圆筒部分刚性；
[0014]所述碟形封头I安装在筒体2两端；所述筒体2的外径2490mm，长度11795mm，所述小加强圈3和大加强圈4沿筒体轴线方向安装在筒体外部；所述小加强圈3的高度为50_，宽度为80mm，厚度为4mm ;所述大加强圈4为两个，厚度为4mm，有1mm直边段；所述碟形封头1、筒体2、小加强圈3和大加强圈4材质均为Q345R。
[0015]对图2中模型进行优化设计，利用ANSYS进行特征值屈曲分析，位移边界条件为:两端碟形封头I曲面深度1/3位置施加环向位移约束，其中一端同时施加轴向位移约束?’力边界条件为:筒体2外表面承受0.1MPa的均布压力，得到大加强圈的最优尺寸R = 79mm ;两个大加强圈与筒体正中间的距离相等，两个大加强圈的间距为筒体总长的1/4。同时可以得出屈曲载荷系数为2.63287，即临界压力为0.263287MPa。屈曲载荷系数为2.6大于相关标准中(ASME B&P Code VII1-2)的规定值，结构可满足稳定性要求。此时与图1所示现有低温液体运输车罐体外壳相比，所有加强圈的数量由26根减为21根，质量由1078.12kg减为918.74kg。可见，在保证结构具有相当临界压力的前提下，可减轻加强圈质量，并减少加强圈的数量，可实现结构的轻量化并降低加强圈焊接制造及检验成本。
[0016]本实用新型未述及之处适用于现有技术。
【主权项】
1.一种低温液体运输车罐体外壳，包括碟形封头、筒体和外壳加强结构；所述碟形封头安装在筒体两端；所述外壳加强结构沿筒体轴线方向安装在筒体外部；其特征在于所述外壳加强结构包括大加强圈和小加强圈；所述大加强圈为两个，两个大加强圈与筒体正中间的距离相等，两个大加强圈的间距为筒体总长的1/4。2.根据权利要求1所述的低温液体运输车罐体外壳，其特征在于所述大加强圈为半圆型加强圈，小加强圈为U型加强圈。3.根据权利要求2所述的低温液体运输车罐体外壳，其特征在于所述小加强圈的高度为50mm，宽度为80mm，厚度为4mm。4.根据权利要求2所述的低温液体运输车罐体外壳，其特征在于所述大加强圈的厚度为4mm，有1mm直边段，半径为79mm。
【专利摘要】本实用新型公开了一种低温液体运输车罐体外壳，包括碟形封头、筒体和外壳加强结构；所述碟形封头安装在筒体两端；所述外壳加强结构沿筒体轴线方向安装在筒体外部；所述外壳加强结构包括大加强圈和小加强圈。采用大加强圈和小加强圈组合层级加强结构，有效的提高筒体抗失稳能力；通过对大加强圈和小加强圈组合层级加强结构进行稳定性分析，采用有限元优化方法，以质量最小为优化目标，以满足稳定性要求为约束条件，得到大加强圈的最优位置以及大加强圈和小加强圈的最优尺寸，降低所有加强圈的使用数量，节省材料，降低成本，有效的减小质量，从而实现结构的轻量化。
【IPC分类】B65D90/02
【公开号】CN204751089
【申请号】CN201520492298
【发明人】高炳军, 朱燕, 董俊华
【申请人】河北工业大学
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年7月9日