球殼板下料尺寸的精確計(jì)算

1、球殼板下料板幅展開精確計(jì)算一、計(jì)算原理球殼板任一邊弧線可以看成是平面與球殼板相交所得的相貫線, 平面有通過(guò)球心和不通過(guò)球心兩種方式,平面與球殼的相貫線均為 圓,相貫線的投影圓因其方向不同則可為圓,橢圓和直線三種形式.二、球面展開數(shù)學(xué)模型圓錐模型形成如圖所示, 球面上任一點(diǎn) P , 在極軸上引一直線 PG , 使 PG 垂直于 P 點(diǎn)的球半徑 OP ,則以 GP 為母線繞極軸旋轉(zhuǎn)形成錐體 的下底圓, 使下底圓與 P 點(diǎn)在球面上的緯向圓為同一圓, 則 P 點(diǎn)在球 面上的緯向圓弦口可按錐體下底圓進(jìn)行展開計(jì)算。P 點(diǎn)緯向圓弦口展開半徑 R P =(D tg P /2 P 點(diǎn)緯向圓展開后扇形角 P =3

2、60COSP P 點(diǎn)單塊瓣片對(duì)應(yīng)展開角 P =(360COSP /N PP 點(diǎn)單塊瓣片展開寬度 W P對(duì)應(yīng) W P 形成的拱高 h P 式中:N P P點(diǎn)所在帶板分瓣數(shù)。三、符號(hào)說(shuō)明主要公式符號(hào)的意義如下:Ri 球殼內(nèi)半徑(mm ;p p p p p p N D R PQ W / cos 180(sin tg 2/sin(2=p p p p p p p N D R R MN h / cos 180(cos 1tg 2 2/cos(-=-=Di 球殼內(nèi)直徑(mm ;0 極帶的內(nèi)球心角(° ;1 第 1帶的球心角(° ;2 第 2帶的球心角(° ;i 第 i 帶的球心

3、角(° ;Ni 第 i 帶的分瓣數(shù);1 極帶中板的球心角(° ;2 極帶側(cè)板的球心角(° ;3 極帶邊板的球心角(° 。四、球殼板尺寸計(jì)算極帶分為 7塊的混合式球殼結(jié)構(gòu)及坐標(biāo)系如圖 1所示。 圖 1 混合式球罐極板的分瓣及坐標(biāo)系則相應(yīng)的各弧曲線方程為直線方程 x+y=0,x-y=0 (1 外圓方程 X 2+Y 2=R 2 (2 內(nèi)圓方程 X 2+Y 2=R 2sin 20=R 2sin 2(1/2+2+3 (3橢圓方程(4 球面方程 X 2+Y 2+Z 2=R 2(5球殼板中央基準(zhǔn)線方程 X =0 Y =0 (6(7 為求極帶板尺寸, 只需求出各曲線的交

4、點(diǎn)坐標(biāo), 并轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的 弦長(zhǎng)和弧長(zhǎng)即可,各點(diǎn)坐標(biāo)為上述有關(guān)方程聯(lián)立的解。經(jīng)推導(dǎo), A1, A2, A3,各點(diǎn)坐標(biāo)如下:XA1=Risin(1/2 1-sin(1/2+2/ sin(1/2 sin(1/2+2 (8YA1=Risin(1/2 1-sin(1/ sin(1/2 sin(1/2+2 (9ZA1=Ri 1-sin(1/2- sin(1/2+2+ sin(1/2+2 1sin 22=+ R R 1 (sin 2222=+Rsin(1/2 /1- sin(1/2 sin(1/2+2(10 XA2=YA2= Risin(1/2+2/1+ sin(1/2+2ZA2=Ri1-sin(1/2+2

5、/ 1+ sin(1/2+2(11 XA3=YA3= Risin(1/2+2+3ZA3= Ri1- sin(1/2+2+3(12 根據(jù)對(duì)稱性可得 A0, A0, A1, A2, A3各點(diǎn)坐標(biāo)。 球面上任意兩點(diǎn) P1, P2距離,即兩點(diǎn)之間的弦長(zhǎng)為P1P2=(xP1-xP2 +(yP1-yP2 +(zP1-zP2(13 當(dāng)點(diǎn) P1, P2處于通過(guò)球心的平面時(shí),兩點(diǎn)間的弧長(zhǎng)為P1P2(大 =Diarcsin(P1P2/Di/180(14 當(dāng)點(diǎn) P1, P2處于不通過(guò)球心的平面時(shí),兩點(diǎn)間的弧長(zhǎng)為P1P2(小 =Di sinarcsin(P1P2/Di sin/180(15 是過(guò) P1, P2點(diǎn)的球半

6、徑與極軸的夾角,兩種情況弦弧關(guān)系是 圖 2,按上述原理很容易求得極帶板上各種弦長(zhǎng)和弧長(zhǎng)。五、其他各帶計(jì)算溫帶板和赤道板的計(jì)算:相應(yīng)的曲線方程為直線方程:橢圓方程:球面方程:X 2+Y 2+Z 2=1將有關(guān)方程聯(lián)立則可求出 Bi,Ci,Di,Ei 各點(diǎn)坐標(biāo), 經(jīng)轉(zhuǎn)化求得球 殼板各種弦長(zhǎng)和弧長(zhǎng)。六、計(jì)算現(xiàn)有 2000M 3球罐,為 4帶混合式結(jié)構(gòu),上下極各由 7塊板組成, 球心角為 90°,上溫帶 20瓣,球心角為 40°,赤道帶 20瓣,球心 角為 50°。按符號(hào)帶入可知 Ri=7850mm,0= 45°, 1=40°, 2=50°,

7、1= 2=3=18°,N1=20,N2=20。各點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算結(jié)果如下:A0 (-1096.94,3528.87,6925.77A1 ( 1096.94,3528.87,6925.77A2 ( 3245.07,3245.07,6368.80A3 ( 1194.88,1811.20,7544.16A0(-1096.94,-3528.87,6925.77-=-=101cos i j ji R Z =i j R Zi j 0cos 1 /180(sin 22=+R i N RA1 (1096.94,-3528.87,6925.77 A2 (3245.07,-3245.07,6368.80 A3 (1194.88,-1811.20,7544.16 球殼板各帶瓣片尺寸列于下表 名 稱 溫 帶 536971 548033 244667 245676 板 赤 道 663510 685041 173668 174383 板 中 極 705772 732006 219387 220107 739084 769528 板 側(cè) 649013 669083 極 705772 732006 板 邊 649013 669083 極 785000 871915 126244 126380 7