[实用新型]立方曲线形封头

说明书

本实用新型是设计一种立方曲线形封头，这种封头深度浅，容易制造，且受力更合理，更适合于制造压力较高的容器。

在现有封头中，椭圆形封头受力比较合理，但仍然存在边缘力，且标准椭圆形封头深度较深，封头的高与直径的比为h／D＝0.25，另外由于边缘应力的存在，必须要有较高的直径边高度（25～50mm），这就使封头加工成形较为困难，制造成本也高；半球形封头受力较合理，但仍然存在边缘力与边缘弯矩，况且，由于深度更深，加工成形更为困难；球面形封头和碟形封头制造简单，但受力相当不均。上述几种封头由于深度较深以及受力不均，存在边缘应力等原因，使封头的制造和使用受到了限制。

本实用新型的任务是设计一种立方曲线形封头。这种封头深度浅，封头的高与直径的比h／D可以在0.18～0.25范围内，容易加工成形，并且受力更合理，一次薄膜应力均匀连续的变化，当封头与筒体连接时，只要封头与筒体的壁厚相等，边缘力和边缘弯矩都等于零，封头与筒体的变形也自然协调。另一方面，由于立方曲线形封头没有边缘力和边缘弯矩，直边段也可以短一些，一般5～15mm，这就使立方曲线形封头的实际高度与直径的比更小。

本实用新型是这样实现的：形成封头形状的曲线是由立方曲线与圆弧以一定方式连接的曲线，以这条曲线为旋转曲线绕轴旋转形成的旋转曲面，即为立方曲线形封头曲面。立方曲线（y＝ax³）采用始于原点的一段，且与圆弧相切，并使封头曲面在切点处的第一与第二曲率半径相等，且等于圆弧的半径。由于立方曲线在原点处的第一曲率半径为无穷大，恰好与圆筒体的第一曲率半径相等，因此以立方曲线在原点的坐标点作为封头的边界点，其受力和变形与圆筒体的受力和变形都能很好的协调。这样，立方曲线形封头与圆筒体在连接边界处，由于受力条件完全相同，因此，当筒体与封头壁厚相等时，也就不存在边缘力和边缘弯矩的问题了。在圆弧与立方曲线的连接处，由于立方曲线部分曲面在切点处的第一曲率半径与第二曲率半径相等，且等于圆弧的半径，因此，在圆弧与立方曲线的连接处的受力和变形也很协调。封头的大小和形状仅是由封头直径D与立方曲线（y＝ax³）的系数a决定的，封头的高与直径的比也是仅由这两个参数决定的。所以，只要适当选择a和D，就可以控制封头的深度h／D在0.18～0.25的范围内，由于不存在边缘力和边缘弯矩，因此直边段高度的选择只需要考虑封头制造时的误差，以确保封头边缘的形状。所以，选择直边段的高度为5～15毫米即可。所以封头深度浅，加工成形也比较容易。制造时，只要按所要求的立方曲线形封头的形状作成模胎，很容易模压成形。这样就达到了封头受力合理与封头深度浅、加工成形容易的目的。以下结合附图对本实用新型作进一步的详细描述。

图1为本实用新型提出的立方曲线形封头一个具体结构的纵剖面图。

图2为立方曲线形封头中间面的纵剖面图，也是说明立方曲线形封头形成的原理图。

图3表示立方曲线形封头上各点的经向力N_φ。

图4表示立方曲线形封头上各点的周向力N_θ。

参看图1，BO为直边段部分，OP为立方曲线部分，PA为圆弧部分，由BO、OP、PA三段环壳构成地完整的立方曲线形封头被冲压为一体，图中：LL′为封头的对称轴，h、D分别为封头中间面（注：中间面下面解释）的高与直径，h／D＝0.18～0.25，h_O为封头直边段的高，h₀＝5～15毫米，封头的实际总高为h′＝h＋h₀，S为封头的壁厚。B′、O′、P′分别为B、O、P的对称点。

1、立方曲线型封头的形成