变压器斜口升高座筒壁展开方法

摘要

本发明涉及一种变压器斜口升高座筒壁展开方法，属于变压器钣金加工技术领域。技术方案是：筒壁任意展开位置的轴向长度等于展开位置筒壁内侧边和筒壁外侧边中较短边的长度；当筒壁内侧边长度等于筒壁外侧边时，展开位置的轴向长度等于任何一边的长度。筒壁剖面的实际形状为MQPF矩形，出现沿轴向的ΔH误差，那么MQPF矩形轴向长度只需减去ΔH。本发明的积极效果：根据实际筒壁下料加工，实现了对斜口升高座筒壁的精确展开,在工作中经过应用验证，解决了筒壁斜口端对接时出现局部接触而其它部位出现间隙的问题，有利于焊接操作并提高了焊接质量,保证了升高座筒壁的实际高度。

说明书

技术领域

本发明涉及一种变压器斜口升高座筒壁展开方法，属于变压器钣金加工技术领域。

背景技术

升高座是变压器油箱的一个重要部件，其中斜口升高座筒壁（以下简称筒壁）形状见图1、图2，一端带斜口且为平面，斜口端倾角为α，是按筒壁展开图经板材下料后卷制而成。通常设计展开图是筒壁的中性层展开图，并绘制在XOY平面内，展开曲线为筒壁中性层与斜口端平面相贯线的展开形状，曲线上任一点的X轴坐标是从筒壁起始展开位置到展开位置的中性层弧长，Y轴坐标是展开位置中性层轴向长度。通过上述展开图得到筒壁的理想剖面形状应如图4，为MCEF梯形。图中GD为中性层长度，α＇为切割面CE与板面夹角，沿筒壁轴向不同位置α＇是变化的，根据几何关系可推出α与α＇关系为：

ctg(α＇)+ctg(α)×cos(θ)=0

θ为筒壁展开位置与筒壁起始展开位置（图5中的0B）的夹角。

然而实际下料时无法沿板厚方向加工出这样的倾角，板面与切割面的实际夹角为90°，所以筒壁剖面形状为MQPF矩形，从图中可以看出多出了一个三角形DPE区域，这会导致筒壁装配时沿轴向增高PE，其值为ΔH，在不同的位置

ΔH=│0.5×t×ctg(α)×cos(θ)│（此公式按中性层系数取0.5时导出）。

从公式可以看出，由于板材下料加工的原因，按中性层展开图加工的筒壁斜口端位置存在轴向误差，且在不同展开位置轴向误差是不同的，当θ=0或π时，ΔH=0.5×t×ctg(α)，为最大值；当θ=0.5π或1.5π时，ΔH=0，为最小值。由于板材下料加工的原因，按中性层展开图加工的筒壁斜口端位置存在轴向误差，且在不同展开位置轴向误差是不同的，轴向误差会造成筒壁斜口端与配合面产生局部接触，其它部位出现间隙，致使焊接困难、容易出现焊接质量问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种变压器斜口升高座筒壁展开方法，避免存在轴向误差，不会对变压器升高座筒壁下料及后续焊接产生影响，提高工作效率和焊接质量，解决背景技术存在的上述问题。

本发明的技术方案是：一种变压器斜口升高座筒壁展开方法，包含如下步骤：由于筒壁板材下料原因，筒壁剖面的实际形状为MQPF矩形 ，出现沿轴向的ΔH误差，MQPF矩形轴向长度减去ΔH，筒壁剖面形状则为MNEF矩形，矩形MNEF的轴向长度等于筒壁理想剖面内侧边，以下简称筒壁内侧边FE长度，小于筒壁理想剖面外侧边，以下简称筒壁外侧边MC长度；此时，切割面CE与板面夹角α＇＜90°，当沿筒壁轴向剖切时还会出现α＇＞90°和α＇＝90°的情况；当α＇＞90°时，为了避免出现高度误差筒壁剖面形状应为MNEF矩形形状，其轴向长度等于筒壁外侧边长度，其长度小于筒壁内侧边长度；当α＇＝90°时，筒壁剖面形状不存在高度误差，因筒壁外侧边长等于筒壁内侧边长，故其轴向长度等于任何一边的长度；筒壁任意展开位置的轴向长度等于展开位置筒壁内侧边和筒壁外侧边中较短边的长度；当筒壁内侧边长度等于筒壁外侧边时，展开位置的轴向长度等于任何一边的长度：

设筒壁内侧边的长度为y1，筒壁外侧边的长度为y2，计算公式为：

y1= H－(D／2)×cos(θ)×ctg(α)

y2= H－(D／2－t)×cos(θ)×ctg(α)

上两式中：D为筒壁外径，单位mm；

t为筒壁厚度，单位mm；

θ为展开位置与起始展开位置的夹角，单位rad；

α为斜口端倾角，单位rad；

H为筒壁上端面到斜端口中心距离，单位mm。

将y1、y2中的较小者设为y，y=min（y1， y2），作为展开位置的轴向长度，在XOY坐标系中作为Y轴坐标。

从起始展开位置到展开位置中性层的弧长设为x，计算公式是：

x=(D－2×t＋2×t×k)×θ

式中： D为筒壁外径，单位mm；

t为筒壁厚度，单位mm；

k为中性层系数；

θ为展开位置与起始展开位置的夹角，单位rad。

这样便得到了展开位置斜口端的坐标点（x，y）；通过上述方法得到多个坐标点，利用得到的点便可画出筒壁斜口端的展开曲线，从而绘制出筒壁展开图。

本发明的积极效果：根据实际筒壁下料加工，实现了对斜口升高座筒壁的精确展开,在工作中经过应用验证，解决了筒壁斜口端对接时出现局部接触而其它部位出现间隙的问题，有利于焊接操作并提高了焊接质量,保证了升高座筒壁的实际高度。

附图说明

图1是背景技术变压器斜口升高座筒壁主视图；

图2是背景技术变压器斜口升高座筒壁俯视图；

图3是本发明的变压器斜口升高座筒壁展开主视图；

图4是本发明的变压器斜口升高座筒壁A-A剖视图；

图5是本发明的变压器斜口升高座筒壁俯视图；

图6是α＇＞90°展开位置剖面示意图；

图7是α＇＝90°展开位置剖面示意图；

图8是根据本发明所开发的斜口升高座展开计算软件的界面；

图9是由附图8所示软件对斜口升高座筒壁进行展开计算的结果示例。

具体实施方式

以下结合附图，通过实施例对本发明做进一步说明。

参照附图4、5，由于筒壁板材下料原因，筒壁剖面的实际形状为MQPF矩形 ，出现沿轴向的ΔH误差，那么MQPF矩形轴向长度只需减去ΔH，这样便解决了上述问题，筒壁剖面形状则为MNEF矩形形状，矩形MNEF的轴向长度等于筒壁理想剖面内侧边（以下简称筒壁内侧边）FE长度，小于筒壁理想剖面外侧边（以下简称筒壁外侧边）MC长度。我们注意到，此时α＇＜90°，当沿筒壁轴向剖切时还会出现α＇＞90°和α＇＝90°的情况；当α＇＞90°时，如图6，为了避免出现高度误差筒壁剖面形状应为MNEF矩形形状，其轴向长度等于筒壁外侧边长度，其长度小于筒壁内侧边长度；当α＇＝90°时，如图7，筒壁剖面形状不存在高度误差，因筒壁外侧边长等于筒壁内侧边长，故其轴向长度等于任何一边的长度。

通过以上三种情况的分析可知，筒壁任意展开位置的轴向长度等于展开位置筒壁内侧边和筒壁外侧边中较短边的长度；当筒壁内侧边长度等于筒壁外侧边时，展开位置的轴向长度等于任何一边的长度。

设筒壁内侧边的长度为y1，筒壁外侧边的长度为y2，计算公式为：

y1= H－(D／2)×cos(θ)×ctg(α)

y2= H－(D／2－t)×cos(θ)×ctg(α)

上两式中：D为筒壁外径，单位mm；

t为筒壁厚度，单位mm；

θ为展开位置与起始展开位置的夹角，单位rad；

α为斜口端倾角，单位rad；

H为筒壁上端面到斜端口中心距离，单位mm。

将y1、y2中的较小者设为y，y=min（y1， y2），作为展开位置的轴向长度，在XOY坐标系中作为Y轴坐标。

从起始展开位置到展开位置中性层的弧长设为x，计算公式是：

x=(D－2×t＋2×t×k)×θ

式中： D为筒壁外径，单位mm；

t为筒壁厚度，单位mm；

k为中性层系数；

θ为展开位置与起始展开位置的夹角，单位rad。

这样便得到了展开位置斜口端的坐标点（x，y）。通过上述方法可以得到多个坐标点，利用得到的点便可画出筒壁斜口端的展开曲线，从而绘制出筒壁展开图。

参照附图8、9，根据本发明方法，利用CAD平台和其提供的VBA二次开发环境进行软件开发，实现对筒壁展开的自动计算、展开图形的绘制与标注。软件界面见图8，展开示例见图9。本发明根据实际筒壁下料加工方法，实现了对斜口升高座筒壁的精确展开,在工作中经过多年应用验证，解决了筒壁斜口端对接时出现局部接触而其它部位出现间隙的问题，有利于焊接操作并提高了焊接质量,保证了升高座筒壁的实际高度。