35kg灭火器设计计算书

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1、受控状态： 文件编号：QJ/XHX7.3.0-002发放编号： 版本状态：B/0MFTZ/ABC35 型推车式干粉灭火器设 计 计 算 书编写： 日期：审核： 日期：批准： 日期：云南泰康消防化工集团股份有限公司目 录1、 目的及适用范围2、 产品设计依据3、 灭火器设计压力和工作压力的计算4、 灭火器水压试验压力计算5、 灭火器筒体材料的选择6、 灭火器筒体壁厚的计算7、 筒体爆破压力的计算8、 筒体容积的计算9、 器头螺纹连接强度的校核计算10、 开启力计算1、目的及适用范围MFTZ/ABC 型推车式干粉灭火器由筒体、器头、喷射系统、推车行走系统、开启机构等组成，利用氮气为驱动气体，将筒体

2、内的 ABC 干粉灭火剂以粉雾状喷出扑灭火焰，是一种高效能的灭火器，它主要适用于扑救易燃液体、可燃气体和电器设备的初起火灾，还能扑灭棉、麻织品、木竹等固体物质的初起火灾。为确保灭火器性能符合产品质量标准，特对灭火器的设计压力、筒体强度、容积等主要技术参数进行计算。本设计计算书适用于 MFTZ/ABC35 型推车式干粉灭火器。2、产品设依据GB8109-2005 推车式灭火器GB4066.2-2004干粉灭火剂 第 2 部分：ABC 干粉灭火剂GB5100-1994钢质焊接气瓶机械工程手册 机械工业出版社物理化学 上海化工学院胡美等编3、灭火器设计压力和工作压力的计算根据 GB8109-2005

3、 的规定，MFTZ/ABC35 型推车式干粉灭火器使用温度范围为 -20+55 ，为确保在 -20时的喷射性能，根据试验证明，当灭火器氮气压力为1.04Mpa（表压）时，低温喷射性能符合 GB8109-2005 的要求。为保证-20时灭火器内部压力为 1.04MPa（表压） ，+20时应充装氮气压力和+55时灭火器内部平衡压力由物理化学中查理定律可计算为： mssTP式中：P -20时灭火器内部平衡压力 MpaPs +20时灭火器内部平衡压力 MpaPms +55时灭火器内部平衡压力 MpaT -20对应的绝对使用温度 -20+273=253KTs +20对应的绝对使用温度 +20+273=2

4、93K Tms +55对应的绝对使用温度 +55+273=328K 则： MPaTPss 2.153904.sms 4.8.由计算结果和工作压力（P s） ，设计压力（即最大工作压力 Pms）的定义，可确定推车干粉灭火器的工作压力（按额定充装和加压的灭火器在 20中放置 18h 后内部平衡压力）为 1.2Mpa，设计压力即最大工作压力（按额定充装和加压的灭火器在 55环境中放置 18h 后内部平衡压力）经试验证明为 1.4MPa。4、灭火器水压试验压力计算根据 GB8109-2005 第 6.10.1.1 条款规定：推车式灭火器的钢质焊接筒体的材料、设计、制造、检验规则和试验方法应符合 GB5

5、100 的要求。其中水压试验压力 Pt 为 1.5倍的最大工作压力 Pms 或 2.0MPa，取其中较大者Pt=1.5Pms式中：P t水压试验压力 MPaPms最大工作压力 MPa则 Pt=1.51.4=2.1MPa由计算结果，可确定 MFTZ/ABC35 型推车式干粉灭火器水压试验压力为 2.1MPa。5、灭火器筒体材料的选择根据 GB5100-1994 标准中第 5.1 条款的规定，考虑到材料的机械性能等条件，拟选定 HP295 气瓶钢板，其机械性能按 Q/BQB321-94-宝山钢铁（集团）公司企业标准焊接气瓶用热轧钢板及钢带如表 1：表 1牌号 屈服点 s MPa 抗拉强度 b MP

6、a 伸长率 s%HP295 295 440 266、灭火器筒体壁厚的计算6.1 计算方法及计算公式MFTZ/ABC35 型灭火器筒体上下封头采用冲压成形工艺制造，筒体采用钢板卷圆，与封头拼焊的工艺制造。由于筒身和封头最小壁厚计算不一，所以两者分别计算，整体选定钢板厚度应满足其中较大值。6.1.1 筒体的设计壁厚（即最小壁厚）计算，按 GB5100-94 标准中第 5.5.1 条款规定的公式计算：hsiPDS3.12式中： S1筒体设计壁厚 mmPh筒体水压试验压力 MPaDi筒体内径 mm s屈服应力或常温下材料屈服点 MPa焊缝系数 =0.96.1.2 封头设计壁厚计算，按 GB5100-9

7、4 标准中第 5.5.2 条款规定的公式计算：式中：S 2 封头设计壁厚 mmK封头形状系数 K，对于标准椭圆封头（Hi=0.25Di） ，K=16.1.3 整体瓶体设计壁厚计算按 GB5100-94 标准中第 5.5.3 条款规定应符合。a 当钢瓶内直径 Di250mm 时，不小于 2mm。b 当钢瓶内直径 Di250mm 时，不小于按下式计算的厚度 1250S式中：S瓶体设计壁厚 mmD0钢瓶外直径 mm6.1.4 钢瓶筒体和封头的名义壁厚按 GB5100-94 标准中第 5.5.4 条款规定应相等，确定瓶体的名义厚度时 ，应考虑腐蚀量、钢板厚度负偏差和工艺减薄量。6.2 计算6.2.1

8、MFTZ/ABC35 型灭火器筒体设计壁厚（即最小壁厚）计算hsiPDS3.12hsiPKDS3.12其中： Ph = 2.1MPaDi = 314mm s = 295MPa =0.9 局部射线探伤纵焊缝系数则: mS62.13.190254.1MFTZ/ABC35 型灭火器筒体设计壁厚为 1.62mm。6.2.2MFTZ/ABC35 型灭火器封头设计壁厚（即最小壁厚）计算hsiPKDS3.12其中： K = 1 mS46.23.95.2则：MFTZ/ABC35 型灭火器封头设计壁厚为 1.46mm。6.2.3 MFTZ/ABC35 型灭火器瓶体设计壁厚（即最小壁厚）计算 1250DS其中：D

9、 0=320mm则： m8.3MFTZ/ABC35 型灭火器瓶体设计壁厚应为 2.28mm。6.3 MFTZ/ABC35 型灭火器瓶体名义壁厚的确定6.3.1 根据 GB5100-94 第 5.5.4 条款规定，瓶体的名义壁厚确定时，应考虑腐蚀量、钢板厚度负偏差和工艺减薄量。6.3.2 钢板负偏差按 GB708-65轧制薄钢板厚度的允许偏差表 中查得有关厚度的允许偏差列于表 2表 2(mm)2.5 2.83 3.23.5A 高精度 0.15 0.16 0.18B 较高精度 0.17 0.18 0.20设计选用 B 较高精度6.3.3 工艺减薄量 由于封头采用拉伸成型，考虑拉伸工艺减薄量5%可取

10、 0.05mm。6.3.4 钢瓶名义壁厚确定为表 3表 3(mm)筒体设计壁厚 S1封头设计壁厚 S2瓶体设计壁厚 S工艺减薄量钢板负偏差瓶体名义壁厚MFTZ/ABC35 型 1.62 1.46 2.28 0.05 0.18 2.51 选定为 3mm根据计算值，考虑到钢板厚度负偏差，腐蚀量及封头拉伸的工艺减薄量，以及便于采购管理等因素，从而确定 MFTZ/ABC35 型瓶体的筒身和封头选用 HP295 气瓶钢板（普通轧制精度） ，厚度选定为 3.0mm，允许钢板偏差0.18mm。7、灭火器筒体爆破压力的计算7.1 计算方法及计算公式推车式干粉筒体爆破压力计算按 GB5100-94 第 5.2.

11、3.6 条款的规定：钢瓶爆破试验结果应符合下列规定：a 在试验压力 Ph 下，钢瓶的容积残余变形率不大于 10%；b 爆破压力实测值 Pb，不小于按下式计算的结果：bSD02式中： Pb钢瓶实测爆破压力 MPa b标准规定的抗拉强度 MPa D0钢瓶外直径 mmSb瓶体实测最小壁厚 mm，此时拟 Sb=S 代入c 钢瓶破裂时的容积变形率（钢瓶容积增加量与试验前瓶体实际容积比）不小于下钢 板厚 度mm允许偏差mm精 度 级 别参数 mm型号表的规定： b MPa360 360490 490瓶体长度与公称直径比 L/D容积变形率%1 20 15 121 14 20 8d 钢瓶破裂不产生碎片，爆破口

12、不发生在封头上（只有一条环焊缝，L2D 0 的钢瓶除外） ，纵焊缝及其熔合线上，环焊缝上（垂直于环焊缝除外） 。e 钢瓶的爆破口为塑性断口，即断口上有明显的剪切唇，但没有明显的金属缺陷。7.2 计算7.2.1MFTZ/ABC35 型推车式干粉灭火器筒体在水压试验压力 2.1MPa 下，钢瓶的容积残余变形率不大于 10%。7.2.2MFTZ/ABC35 型灭火器筒体爆破压力的实测值 Pb 计算bbSDP02其中：S b= 2.28mmb =440MPaD0=320mm则： MPaPb3.628.34MFTZ/ABC35 型灭火器爆破压力实测值应大于等于 6.3MPa。7.2.3 MFTZ/ABC

13、35 型灭火器筒体破裂时的容积变形率计算MFTZ/ABC 型推车干粉灭火器筒体长度与公称直径比 L/D1， b=440MPa，则：MFTZ/ABC35 型灭火器筒体破裂时的容积变形率不小于 15%。8、灭火器筒体容积的计算8.1MFTZ/ABC 型灭火器筒体的理论容积的计算由 GB4066.2-2004 标准中规定 ABC 干粉灭火剂的松密度0.80g/ml ，厂方公布值0.1，我公司设计选定的 ABC 干粉灭火剂的充装系数为 0.85g/ml灭火器筒体理论容积的计算公式 fWV理式中：W表示标准规定的充装量 kg fABC 干粉灭火剂的松密度，f=0.85g/ml则：MFTZ/ABC35 型

14、灭火器筒体理论容积为 LV83.01.485.0%23理MFTZ/ABC35 型灭火器筒体理论容积为 41.180.83L。8.2 MFTZ/ABC35 型灭火器筒体实际容积的计算8.2.1 初定筒体几何形状及尺寸如图示：V1 V2 V3h1 h2 h3hMFTZ/ABC35 型灭火器筒体实际参数选定为MFTZ/ABC35Di 314h 625h1=h3 72.5h2 4808.2.2MFTZ/ABC35 型灭火器筒体实际容积计算公式V 实 = V1+V2+V3其中：V 1 = V3椭圆形封头容积 L12)(hDiV2 圆柱形筒体容积 L22)(hiDi 筒体内直径 mmh2 圆柱形筒身高度

15、mmh1 封头内凸面高度 mm，按 GB5100-94 第 5.4.3 条款规定 h10.2D i 的要求,即：规 格参数 mmMFTZ/ABC35 型灭火器筒体 h10. 2D i=0. 2314=62.8mm 取 h1=72.5mm8.2.3 MFTZ/ABC35 型灭火器筒体实际容积计算V 实 =V1+V2+V3=2V1+V2 LhDi 74.35)4.0()(11 Vi 1.8)23.()2(V 实 =2V1+V2 =23.74+37.17=44.65L即 MFTZ/ABC35 型灭火器筒体实际容积为 44.65L。9、筒体与器头连接螺纹强度计算9.1 计算方法和公式筒体与器头连接的螺纹为 M521.5（见图示、 ） ，该螺纹的连接由非标准螺纹零件构成，属于受轴向载荷的预紧联接，因此除应校核该螺纹联接的抗拉强度外，还需校核螺纹牙的剪切强度和弯曲强度，按机械工程手册中有关螺纹强度计算的公式进行。9.1.1 螺纹连接抗拉强度计算公式 LsLAP3.1式中： L螺纹部分危