锁环式快开盲板机构设计与强度分析

伴随着“西气东输”三线、四线工程的动工，对于各种尺寸的快开盲板机构需求日益增加[1-2]。然而该类设备目前主要依赖进口，不但供货周期长、产品价格高，相应的产品售后服务也不及时。所以国内很多企业和高校已经开始对其进行研究。

目前使用的锁环式快开盲板在技术上仍存在许多不足之处[3-4]，由于其自身结构限制，无法使现有的锁环式快开盲板用于开口DN300mm以下的管道。目前开口DN300mm以下的管道都采用牙嵌式和卡箍形式的盲板门，若用于沙漠或恶劣的地理环境中，牙嵌式和卡箍形式的盲板门会经常因进入灰尘而堵塞，导致盲板门无法打开而采取人为破坏的方式。

治疗结束后，研究组患者34例，治疗痊愈8例，占比23.53%，治疗显效12例，占比35.29%，治疗有效13例，占比38.24%，治疗无效1例，占比2.94%，研究组患者治疗的总有效率为97.06%；对照组患者34例，治疗痊愈3例，占比8.82%，治疗显效10例，占比29.41%，治疗有效9例，占比26.47%，治疗无效12例，占比35.3%，对照组患者治疗的总有效率为64.7%；将两组数据进行比较，研究组患者治疗的总有效率要高于对照组，差异有统计学意义（x2=33.858，P=0.000＜0.05）。

针对现有的技术问题，笔者研发设计了一种小尺寸锁环式快开盲板，该快开盲板不仅缩短了开启和关闭的时间，还保证使用过程中高度安全可靠，同时优化了快开盲板快开省时省力的功能，安全且操作简便，尤其适用于开口DN300mm以下的管道或储罐的开口。

针对该系列产品编制的设计软件为后续更多产品规格提供设计依据，同时进一步缩短了设计研制周期，为该系列产品的快速输出提供理论支撑与技术支持。

锁环主要承受锁紧后的剪切力与环形接触面的挤压应力，剪切应力的计算校核见系列化产品快速计算软件锁环模块，而接触应力以2.2中计算结果为准。

当手动向下推动加力杆时，固定轴锁紧不动。通过传力转接弧板将转矩传递到旋转轴上，此时旋转轴带动锁环向内收缩，完成整个机构的开启过程。

1　快开盲板设计

1.1　快开盲板的结构概述

快开盲板机构用于压力管道或压力容器的圆形开口上，并能实现快速开启或关闭的一种机械装置，具体结构如图1所示。与传统的法兰连接结构相比，快开盲板只需要推动快开省力手柄旋转一定的角度，就可以快速地完成门盖的开启和关闭。

1.2　快开盲板结构设计

盲板筒体短节与管道筒体设计厚度一致，所以对筒体不做仿真强度校核。具体以设计计算和第4部分系列化产品快速校核计算软件校核为准。设计所用材料属性如表1所示。

图1　快开盲板三维图 Fig.1　Three dimensional diagram of quick opening blind plate

图2　快开盲板剖面图 Fig.2　Quick opening blind section

1.3　快开盲板的结构概述

快开盲板机构是一种内部承受压力的容器，所以为保证使用的安全性[5-8]，强度校核就显得尤为重要。笔者基于有限元仿真分析方法进行强度校核[9-11]，为产品可靠性提供了初步验证。

图3　快开机构原理示意与机构展开图 Fig.3　Schematic diagram and mechanism expansion diagram of quick opening mechanism

最后，我们建议，一切与员工个人化相关的事情尽量回避，顾客体验感是顾客能感觉到的由餐厅释放的任何信号，不要片面的认为把产品、服务高标准严格了就能万事大吉，员工状态很大一部分决定了你的餐厅品牌寿命！你们餐厅是如何解决这个问题的？

与传统锁环不同，本设计中，将锁环沿径向开有缝隙但保留结构的连续性，进而在保证抗剪切强度的同时，进一步削弱锁环的径向刚度。使得结构在开启和关闭过程中能够加速“快开”、“快闭”动作，实现更快的开闭动作。

2　快开盲板结构分析

快开机构部分原理示意图如图3所示。

2.1　静力学分析

快开盲板机构大体可分为快开机构、限位锁环、筒体短节、盲板盖、密封O圈等几个部分。限于篇幅这里只对承压部分进行详细强度分析，进而保证结构整体在压力测试与工作环境中的使用安全，其结构剖面图如图2所示。

表1　材料属性

Table 1　Material properties

所用材料弹性模量/MPa泊松比许用应力/MPa盲板盖/筒体短节16Mn2.12×1050.31178锁环35CrMo2.11×1050.279230

对盲板盖进行静力学分析，在锁环限位环形槽靠近密封面施加固定端约束。结构工作时受内压，所以在盲板盖内侧施加6 MPa法向压力。盲板盖静力学分析如图4所示。由图4可以看出，最大应力为167 MPa，出现在锁环限位槽棱角处，小于材料许用应力；最大变形0.079 76 mm，出现在盲板盖中心位置，满足强度与刚度要求。

图4　盲板盖静力学分析 Fig.4　Static analysis of blind plate cover

图书馆信息素养教育在许多高校还没设置正式的课程，仅仅作为课外学习内容出现，学生的学习效果难以保证。学生在图书馆寻找信息时缺乏系统的能力，往往感觉困难。目前我国高校开设的主要课程是文献信息检索，对此课程缺乏具体的区分，专业领域的文献检索课程还较为匮乏，并且大部分高校将此类课程设置为选修课，学生的学习程度不高。

2.2　整体接触分析

为保证该系列产品开发的高效性，同时使客户能够方便选型与详细了解该系列产品计算安全性。笔者基于Matlab GUI设计平台，研制开发了系列产品快速设计校核计算软件，该软件的具体界面如图7所示。

图5　盲板接触应力分析 Fig.5　Blind plate contact stress analysis

3　装置整机压力测试

经过详细设计，生产制造1台快开盲板结构的装置。为了验证结构设计与仿真分析的准确性，专门对所生产的产品进行压力测试。对生产制造的产品打压进行压力测试，如图6所示。按照《钢制压力容器—分析设计标准》设计规范进行6 MPa压力测试。测试结果圆满完成，证明结构安全可靠。

图6　盲板装置整体压力测试 Fig.6　Whole pressure test of blind plate device

4　系列化产品快速设计计算软件开发

针对整个装配体进行接触分析，固定端约束添加在筒体短节环面上(此环形面即为与主管道焊接环面)，盲板盖内部施加6 MPa应力。接触分析结果如图5所示。由图5可以看出，计算得出最大应力为177 MPa，出现在锁环与盲板盖相互接触的位置处，小于许用应力，接触强度校核安全。

轮流座位制，归根究底只是座位排列的一种形式，是一种吃“流水席”式的排座方法。其实，座位的排列方式多种多样，随着国家对教育投入的不断加大，办学条件逐步改善，班级人数的逐渐规范，我们完全可以考虑其他的排座方式，如“分组模块式”排座就是当下流行的排座方式。

图7　产品快速设计校核计算软件 Fig.7　Software for rapid design and check calculation of products　

5　结论

(1)经过理论设计计算、静力学分析与装配体接触分析，获得三维详细设计结果；

经过我院积极的手术治疗,24例患者的病情得到了有效控制,患者住院14只22天,平均住院(17.1±2.2)日,24例患者均在完全康复后出院。

为了方便起见，除非特别说明，后续qc1Ncs和将分别用q和Rcs代替。为了研究不同解释变量对模型的影响，本文选取和四种指标分别进行Logistic回归。

(2)根据实际产品样机与压力测试结果，证明该结构设计安全可靠；

(3)将系列化可变参数进行参数化设计，使得本产品可以更方便地面向客户，根据不同使用要求进一步选型，大大提高了该系列化产品的设计效率，进一步缩短了产品的研制周期。

参考文献

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[11]　张丽.基于有限元的卡带式快开盲板应力分析与可靠性研究[J].科学技术与工程，2010，10(35)：154-157.