玻璃钢水箱设计说明书.doc

《玻璃钢水箱设计说明书.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《玻璃钢水箱设计说明书.doc（22页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流玻璃钢水箱设计说明书.精品文档.前 言水箱是工矿企业、民用住宅等公共供水系统不可缺少的组成部分。目前的我国主要彩混凝土和钢板水箱，但混凝土水箱的渗漏、结垢，钢板水箱的锈蚀，对水箱的使用造成很大影响，我国85%的水箱供水系统，由于水箱的菌藻、锈蚀污染而无法达到供水水质标准。FRP玻璃钢水箱解决了混凝土水箱重量大、易渗漏、易长青苔和钢板水箱易锈蚀、防锈涂层脱落污染水质等问题，是目前国际上流行的新型水箱，也是玻璃钢工业中产量最大的一种产品，逐渐取代了传统材料水箱占领市场。广泛应用于宾馆饭店、学校、医院、工矿企业、事业单位、居民住宅、办公大楼，是作为

2、公共生活用水、消防用水和工业用水贮水设施的理想产品1。玻璃钢水箱自1962于日本问世以来，逐渐在建筑工程中取代了传统材料水箱占领市场。1975年日本法律规定禁止使用钢筋混凝土建造水箱，1976年制定了玻璃钢高位水箱JIS标准，1984年美国制定了玻璃钢水箱国家标准2。我国早在20世纪70年代就有玻璃钢水箱出现，但因当时国内FRP水箱开始于六十年代，但由于未解决毒性问题，未得到推广，直到八十年代末、九十年代初，国内有了食品级不饱和聚酯树脂，生产饮水FRP水箱才得认可3。玻璃钢饮用水箱关系到人民身体健康，因此它必须符合卫生要求，应采用食口级玻璃钢材料研制饮用水箱4。近年来，由于社会的发展和玻璃钢水

3、箱的性能的优越性，玻璃钢水箱在公共建设和民用住宅上得到越来越多的应用，其发展前景将十分广阔。根据要求所设计的玻璃钢水箱是存储介质为生活用水、体积为75，根据产品设计的一般流程，我们在对玻璃钢水箱认识的基础上，首先进行造型设计，再是原材料的选择即性能设计，与此同时进行结构设计，再这些校核完成之后，开始水箱的工艺设计，零部件设计，最后为产品的检验，产品合格之后进行安装。1 玻璃钢水箱的特点及种类1.1 玻璃钢水箱的特点目前我国工程领域用的水箱有钢板水箱、钢筋混凝土水箱及玻璃钢水箱三大类。玻璃钢水箱是后起之秀，其发展趋势将取代传统的钢板水箱和钢筋混凝土水箱。玻璃钢水箱与钢板水箱和钢筋混凝土水箱相比，

4、有以下优点。(1)质量轻 制造相同容积的高位水箱，玻璃钢水箱的质量仅为钢板水箱质量的1/4，为钢筋混凝土水箱的1/15。减少水箱的自重，以减轻建筑结构的荷载及对降低工程造价有利。(2)制造方便 玻璃钢水箱可以整体成型、制成板块后现场拼装和现场制造。水箱的接管处、排水凹板等，都可以在制造水箱时完成，不需要像传统水箱制造时增加费用。 (3)耐腐蚀性好 玻璃钢水箱防水、防腐蚀性能好，不像钢筋混凝土水箱那样易渗透，也不像钢板水箱那样需要经常注意维修、涂漆防腐。(4)卫生 玻璃钢水箱选用食品级树脂制造，能够保证达到国家规定的水质卫生标准，不污染储水。(5)强度高、抗震性好 玻璃钢水箱能经受8级地震而不坏

5、；而钢板水箱和钢筋混凝土水箱则不防震。(6)美观 玻璃钢水箱表面光泽、颜色鲜艳、造型独特，可以根据用户需求选型、着色，设计成有装饰效果的水箱，美化城市。(7)技术经济效益好 玻璃钢水箱的综合经济效益优于钢板水箱和钢筋混凝土水箱。从水箱的性能指标评价，综合性能以玻璃钢水箱的评分最高，钢筋混凝土水箱次之，钢板水箱最差。玻璃钢水箱的唯一缺点是首次投资较水泥、钢材贵5。1.2 玻璃钢水箱的分类玻璃钢水箱按造型可以分为球形、圆筒形和矩形三种；按结构构造分为整体式、组装整体式和组合式三种；按制造工艺分为上手糊成型和SMC模压成型两种。手糊玻璃钢水箱根据容积大小又分为整体式水箱和组装整体式两种。一般容积在3

6、0 以内的玻璃钢水箱，采用整体式水箱，而球形水箱最受用户欢迎，因为球形水箱美观、省工、省料，而且容易清洗。容积在30以上的玻璃钢水箱，可采用组装整体式水箱。2 玻璃钢圆筒形水箱造型设计2.1 水箱造型示意图玻璃钢圆柱形水箱通常会设计成箱盖、箱体、箱底三个部件（如图2.1所示）4。图2.1 圆筒形水箱示意图1气孔；2盖板；3人孔；4进水孔；5出水孔；6排污孔；7内人梯；8溢出孔；9外人梯所设计的玻璃钢圆筒形水箱在建筑物顶部露天安装,选用圆锥形箱盖，箱体设计为圆柱形，箱底无支撑部件。2.2 水箱造型设计结果箱盖造型设计：考虑到上人和雪荷载，箱盖可设计成锥形断面，并留有人孔。箱体造型设计：水箱筒体设

7、计成圆柱形，为了美观和增加筒体刚度，可在沿筒体高度方向设计加强肋，加强肋一般都设计在水箱筒体的外面。箱底造型设计：从使用和受力角度考虑，箱底一般设计成平底。水箱各部件的连接主要靠各部件上的法兰翻边，采用胶结与螺栓固定，并注意密封。3 玻璃钢圆筒形水箱的性能设计玻璃钢水箱要严格符合水箱标准的有关要求。JC 658.2-1997标准规定手糊成型整体式水箱，其材料中增强材料应符合GB/T14394中的规定；富树脂层应符合GB/T 14354中的规定，辅助材料应符合GB 9865中的规定7。外观：水箱内表面为富树脂层，其厚度为1.5，表面应光滑平整，不允许有明显的伤痕，色调均匀，外表面缺陷允许修补，但

8、修补后和所用玻璃钢材料的颜色应保持一致。水箱边缘整齐、厚度均匀、无分层、加工断面应加封树脂，水箱理化性能必须符合有关的规定。水箱水质性能必须符合GB 5749规定。3.1 原材料选用原则3.1.1 树脂基体的选择（1）不饱和聚酯树脂 不饱和聚酯树脂具有价格相对低廉、原材料来源广、加工方便等优点，是目前防腐蚀材料中应用最多的一种树脂。不饱和聚酯树脂的品种牌号很多，其分类情况也各不相同。若按产品性能来分类，可分为如下的类别：通用型不饱和聚酯树脂：这种树脂是应用得最多的树脂品种，如191、196树脂等。 柔韧型不饱和聚酯树脂：这种树脂制成玻璃钢制品后，其制品具有较好的柔韧性。其牌号为TM182、30

9、4、T541等。 弹性不饱和聚酯树脂：这种树脂具有较高的弯曲强度，更坚韧而无脆性，适宜制作家具高档涂料，以及机器外壳等。 耐化学药品型的不饱和聚酯树脂：这类树脂具有较好的耐腐蚀性能，由于腐蚀介质种类很多，因此针对不同的介质可以使用不同的耐腐蚀树脂。其牌号有197、3301、323、MFE-2等。 阻燃型不饱和聚酯树脂：这类树脂可分为合成型和添加型两种，均可达到阻燃的效果。其牌号为：7901、S-906、TM302、317等。 耐热型不饱和聚酯树脂：这类树脂可以制成在较高温度下使用的玻璃钢制品，其热变形温度至少不低于110。其牌号为TM197、TM199、S685等耐热性不饱和聚酯树脂。 光稳定

10、型和耐气候型不饱和聚酯树脂：这类树脂具有较好的耐大气的老化性能，暴露在日光条件下可以长期使用，仍保存一定的使用性能。其牌号为：TM195、S692、F45、515等。 空气干燥型不饱和聚酯树脂：这类树脂具有空干性，即暴露在空气中进行固化，其表面不会发粘，以便改善其工艺性能及产品的使用性能，但其固化条件仍与通用型不饱和树脂的相同，在低温或室温下进行固化。其牌号为：SGA20、桐酸型不饱和聚酯树脂等。 铸塑型不饱和聚酯树脂：这类树脂是一类低收缩、低放热的树脂，其主要的特性是铸塑时不会产生裂纹及破裂，可避免产生应力集中现象，并且颜色浅，透明性好。其牌号为：SB39、S793等。 胶衣不饱和聚酯树脂（

11、通常称为胶衣树脂）这类树脂在手工制作玻璃钢制品时十分重要。它不但可以起到玻璃钢表面的保护层作用，而且可以起到表面的装饰效果，起着十分重要的作用。由于玻璃钢制品的使用环境及要求各不相同，因此必须根据实际情况，选用不同品种的胶衣树脂。目前的牌号为TM-33、TM-35、S-739、胶衣33等。 （2）环氧树脂 环氧树脂是指分子链上含有两个或两个以上的环氧基团，并在适当的化学试剂存在下能够形成立体交联网状固体的有机离子化合物。环氧树脂类材料的分子链中含有稳定的苯环、醚键，因此固化后具有良好的耐腐蚀性能，常温下能够耐盐酸、中等浓度的硫酸、稀硝酸、大多数盐类介质和有机萃取溶剂等，并且在众多树脂中具有最好

12、的耐碱性能。（3）酚醛树脂 由酚类化合物和醛类化合物经缩合聚合反应而制得的一类高分子化合物。由于酚醛树脂的分子结构中苯环的含量较大，苯环与苯环之间通过亚甲基相连而构成较稳定的结构，因而使得酚醛树脂基复合材料具有较好的耐腐蚀性、耐热性能，特别是具有优良的耐酸性能，但是其耐碱性能较差。对于介质为生活用水的水箱，我们可选用反应活性高的间苯型食品级不饱和聚酯树脂。该树脂固化后，残留苯乙烯少，能够满足卫生要求，而且耐水性好，长期使用后，仍能保持足够的力学性能。为降低生产成本，可选用通用不饱和聚酯树脂191#，189#等。191#树脂粘度适中，对填料的浸湿性好，粘结力强。其制品易脱模，成型性好，表面效果佳

13、，硬底高等较好的性能。189# 树脂其玻璃钢制品耐水性好、耐化学腐蚀。机械强度、硬度、弯曲强度都很高，抗冲击力、附着力佳。3.1.2 增强材料的选择（1）无碱玻璃纤维 碱金属氧化物含量小于1，此种玻璃纤维相当于E玻璃纤维。它有优良的化学稳定性、电绝缘性和力学性能8。（2）中碱玻璃纤维 金属氧化物含量为8%-12。此种玻璃纤维相当于C玻璃纤维。由于含碱量较高，耐水性就较差。特点是耐化学性特别是耐酸性优于无碱玻璃，但电气性能差，机械强度低于无碱玻璃纤维10209。（3）高碱玻璃纤维 碱金属氧化物含量为14-15。此种玻璃纤维相当于A玻璃纤维。它的机械强度、化学稳定性、电绝缘性能都较差。主要用于保温

14、、防水、防潮材料。 （4）特种成分玻璃纤维 由于在配方中添加了特种氧化物，因而赋予玻璃纤维各种特殊性能9。3.2 辅助材料的选择及其限量（1） 阻聚剂 总量不能超过树脂重量的0.08。允许应用的阻聚剂包括对苯二酚，叔丁基对苯二酚，叔丁基邻苯二酚，二叔丁基对苯二酚。如用苯醌，则限量为0.01。（2） 促进剂 总量不能超过树脂总重量1.5的促进剂包括环烷酸钴、环烷酸钙；限量0.4的促进剂包括N，N一二甲基苯胺、N，N一二乙基苯胺;限量0.05的促进剂包括乙烯基氢氯化胍、三甲基氯化铵。（3） 引发剂 总量不能超过树脂总量的1.5。如单独用过氧化甲乙酮，总量可不超过2。允许应用的引发剂包括过氧化甲乙酮

15、，过氧化苯酰，过氧化氯苯酰，过氧化月桂酰，过苯甲酸叔丁醛，异丙苯过氧化氢，过氧化二异丙苯，偶氮二异丁腈。（4）阻聚剂、促进剂、引发剂的浓剂包括邻苯二甲酸二甲醋，邻苯二甲酸二丁醋，磷酸三苯醋，苯酸基邻苯二甲酸丁酐(限量1.0)，苯乙烯10。综上所述，我们可选定的原材料为：内衬层厚度1.5，因为介质为生活用水，故选用间苯型食品级不饱和聚酯树脂及中碱玻璃纤维表面毡和短切纤维毡；对于增强层，为降低生产成本，选用中碱玻璃纤维无捻粗纱和通用型189不饱和聚酯树脂，增强材料可以选用0.2厚中碱无捻粗纱方格布、玻璃纤维纤维毡等；外保护层材料选用196不饱和聚酯树脂，并在所用不饱和聚酯树脂中加紫外线吸收剂如UV

16、9等，以增加水箱的抗老化性能。可根据需要选用耐候性好、不易褪色的色浆来调节水箱的外观色彩，能够较长时间的保持色彩鲜艳。其它引发剂采用过氧化环己酮糊、过氧化甲乙酮液；促进剂采用萘酸钴苯乙烯溶液；脱模剂采用聚乙烯醇溶液、脱模蜡等11。4 玻璃钢圆筒形水箱的结构设计水箱结构设计主要通过结构强度、刚度计算来确定结构尺寸。设计要求是外形美观、施工方便、整体组装拆卸容易，与钢板水箱和混凝土水箱相比它具有自己的特色和新意。玻璃钢水箱虽然初期投资比传统水箱大，但具有自重小，安装方便，保养清洗容易等优点。设计原则：（1）按强度准则设计，即以构件不被破坏为原则，如水箱顶盖；（2）按最大允许应变准则设计：对于贮存液

17、体的容器，应变过大，树脂表面开裂，介质侵蚀纤维，久而久之使容器破坏。表面开裂允许应变作为设计准则的，如水箱侧壁底板等6，根据实际情况选择最佳的结构设计。玻璃钢水箱使用效果不错，今后工业与民用建筑采用玻璃钢水箱是大势所趋。4.1 玻璃钢圆筒形水箱的形状尺寸及参数 已知水箱容积=75，设水箱半径为，水箱高度为，水位高h，箱体壁厚等于箱底厚即,箱顶厚为， FRP单板结构材料密度=1.5103，生活用水的的密度为=1.0103，安装位置为离地面50m高露天安装。如图4.1所示。取水箱有效容积为，设300水箱总容积容积=93.75，可求得箱体半径=315，水位高=241。考虑到产品成型后易脱模，所以产品

18、应有一定的脱模斜度(大于3，在此取6.34)，也即水箱不全是均匀的圆柱体，另外，加强筋也占去部分体积，所以水位应适当提高，在此取=260。由以下公式确定箱体的最小壁厚： (4.1)代入数据计算得。此处由于水箱半径较大，考虑到承载问题取。考虑到箱顶主要的作用载荷是雪载荷及人载荷，均为轴向应力作用，此处取。综上所述，本设计相关数据有：箱体半径=315，水箱高度300，水位高260，水箱有效体积=75，水箱总体积=93.75,水箱壁厚等于底厚，水箱顶盖厚度，FRP材料密度，生活用水密度。按一般手糊玻璃钢力学性能取，泊松比，。考虑到长期荷载下使用15年以上及蠕变的影响，取安全系数，由此FRP材料的许用

19、应力为： 图4.1 圆筒形水箱结构模型 水箱半径；水箱高度；h水位高度；t箱体厚度；tb箱底厚度；tr箱顶厚度；1箱顶锥壳半顶角；r1人孔半径4.2 玻璃钢圆筒形水箱荷载分析4.2.1 设计载荷4.2.1.1 静水压设计静水压，按水箱内的最高水位计算。静水压参照表4.1取值。表4.1 静水压取值项目数值水箱高度/m1.01.52.02.53.0最高水位/m0.71.21.62.12.6静水压值0.0070.0120.0160.0210.026按照所设计的水箱尺寸标准，取静水压为0.026。4.1.1.2 风压荷载 风压载荷根据我国主要地区基本风压值表查得，太原地区基本风压为换算得到本设计所需承

20、受的计算风压荷载为0.0003。4.2.1.3 雪荷载计算 雪荷载按表4.2取值。表4.2 雪荷载取值最大积雪深度/每1厚雪质量/()计算取值/(/)30以内1.03050以内1.575100以内2.0200最大积雪深度取30，查表4.2得：雪载荷为30，即0.0003.4.2.1.4 人荷载 人荷载以计算。 4.2.2 荷载组合 由于其他的荷载很小可忽略不计，所以按静水压荷载设计。4.2.3 安全系数 安全系数的确定，可参照钢结构或混凝土结构设计标准。强度计算的安全系数参照表4.3。表4.3 强度计算的安全系数名 称长期荷载 短期荷载 挡板 水压 应力84 4 2.5 补强零件其他玻璃钢聚氯

21、乙烯聚乙烯334.5 2 2 24.2.4 强度计算项目 4.2.4.1 水箱主体 水箱的强度计算项目见表4.4. 表4.4 强度计算项目 项 目 检 验 内 容 挡板侧壁底板顶板 静水压、变动水压、剪切、风压 静水压、变动水压、剪切、风压 雪荷载、人荷载 补强材料内部补强 外部补强 静水压、变动水压、雪荷载，人荷载 静水压、变动水压、风压 水箱安装处 配管部件 地震荷载、风压 地震荷载4.2.4.2 水箱基础计算 水箱基础按荷载条件对表4.5所列项目进行计算、校核。表4.5 水箱基础计算项目 项 目 荷 载 条 件 标 准 基座变形 基座梁应力地脚的应力支撑的应力底座、拉杆及其他静水压、雪荷

22、静水压，雪荷、地震荷载、风压静水压，雪荷、地震荷载、风压静水压，雪荷、地震荷载、风压静水压，雪荷、地震荷载、风压最大变形小于5不超过许用应力不超过许用应力不超过许用应力不超过许用应力4.2.5 FRP（玻璃钢）材料的许用应力和许用特性FRP（玻璃钢）材料的许用应力值和许用特性值参见表4.6。表4.6 FRP材料的许用应力值和许用特性值破坏强度种类静态特性值/MPa耐用15年极限值/MPa许用应力值弹性模量的种类静态特性值/耐用15年的极限值/短期荷载长期荷载拉伸强度弯曲强度面内剪切强度层间剪切强度冲减强度面内压缩强度100160602070160(0.7)70(0.6)96(0.7)42(0.

23、7)42(0.6)140.7)11231.843.619.16.419.150.921.229.112.74.212.733.9拉伸弹性模量弯曲弹性模量面内剪切弹性模量泊松比90001200035000.3（0.8）7200（0.8）9600（0.8）28000.34.3 玻璃钢圆筒形水箱的设计计算4.3.1 箱体部位应力及变形的分析与计算风压作用下，把水箱视为受均布载荷、低端固定的悬臂梁。此时水箱沿轴向迎风免受拉，背风面受压。箱底的最大弯矩为 （4.1）式中,为作用在箱体表面的分布风压。迎风面的最大轴向拉应力为 （4.2）将数据带入式（4.2）得由风压引起的拉应力为箱体在水箱自重及静水压力作

24、用下,受到压缩应力、弯曲应力及剪应力。该应力值在箱体与箱底联接处最大11。由自重产生的最大压缩应力由下式计算: (4.3)式中： mFRP材料的密度；水箱半径；H水箱高度；箱顶厚度；箱体厚度。将数据代入公式(4.3)得=由静水压产生的最大环向应力由下式计算 (4.4)式中：生活用水的密度； 为水箱半径； 为水位高度； 为水箱壁厚。将数据代入公式(4.4)得=由静水压产生的最大弯矩及对应的最大弯曲应力由下式计算 (4.5) (4.6) 式中： 饱和盐水的密度；H水位高度；FRP材料的泊松比；Z截面系数, ；将数据带入得：，再利用公式(4.6)计算的：=17.71由静水压产生的最大剪力及对应的剪应

25、力由下式计算： (4.7) (4.8) 由公式(4.7)和(4.8) 计算的=-0.39。由静水压产生的最大挠度由下式计 (4.9) 式中： Et为FRP材料的拉伸弹性模量，取=7200。将数据带入公式(4.9)得： 为0.448。4.3.2 稳定性的计算 当水箱承受的应力达到某一临界值时，水箱虽不致破坏，但会失稳，该应力值就是屈曲临界应力。对水箱进行结构分析，需先计算出屈曲临界应力，再进行比较，以确定水箱结构的稳定性。由弯矩产生的箱体部的屈曲临界应力按下式计算： (4.10) 式中为(/t)的函数,其值由图4.1选取图4.1 曲线对于箱体的剪切屈曲,其临界剪应力，而根据值的不同，有不同的计算

26、公式，这里。当时， (4.11) 当时， (4.12)式中 Cs为参数()的函数，由图4.2选取。 图4.2 曲线对于水箱顶部，取锥形壳体的半顶角=75，=0.55，=315。箱顶部由集中载荷产生的屈曲，其临界应力与临界载荷由下式计算： (4.13)式中 (4.14) 式中：箱顶锥壳半顶角； 参数的函数，由图4.3选取。由图取=0.55， =7200，Cs=0.56，=0.85；将数据带入公式(4.14)得： 4.3.3 强度校核及安全性评价4.3.3.1 FRP材料的弹性系数及许用应力图4.3 曲线=9600，=0.3， =150， =20。考虑到长期载荷下使用15年以上及蠕变的影响，取安全

27、系数n=5，由此FRP材料的许用应力为：4.3.3.2 箱体应力、挠度的校核及安全性评价 安全 安全 安全 安全 安全4.3.3.3 水箱顶部安全性评价箱顶承受集中荷载时的屈曲临界荷载，而箱顶实际承受的集中荷载按前述人荷载取0.98，小于该值。从以上设计结果说明，该水箱的设计是安全的。5 玻璃钢圆筒形水箱的工艺设计本圆筒形玻璃钢水箱是采用手糊成型工艺制作的。手糊成型是复合材料最早的一种成型方法，尽管这种成型方式比较原始，并且在现在这个经济飞速发展的年代，新的工艺方法不断出现。但是手糊成型工艺具有一些独特的、不可替代的特点，所以至今仍然作为一种主要的玻璃钢成型工艺，特别是在我们国家，大多数工厂和

28、大多数产品都采用这种方法生产。5.1 手糊成型工艺5.1.1 手糊成型工艺优点（1）手糊成型不受产品尺寸和形状限制，适宜尺寸大、批量小、形状复杂产品的生产；（2）设备简单，投资少，见效快；（3）工艺简便，生产技术易掌握，只需经过短期培训即可进行生产；（4）易于满足产品设计要求，可以在产品不同部位任意增补增强材料；（5）制品树脂含量高，耐腐蚀性好.5.1.2 手糊成型工艺缺点（1）生产效率低、速度慢、生产周期长、不宜大批量生产；（2）产品质量不易控制，性能稳定性不高；（3）产品力学性能较低；（4）生产环境差、气味大、加工时粉尘多，易对施工人员造成伤害。5.2 工艺的选择选用手糊成型工艺。其生产工

29、艺流程见图5.1玻璃纤维及其织物脱蜡裁剪树脂及制剂配胶模具涂脱模剂手糊成型固化脱模修饰成品 图5.1 水箱手糊工艺流程图5.2.1 原材料的准备（1）胶液的准备根据产品的使用要求确定树脂种类，并把树脂配置成树脂胶液。（2）增强材料准备12增强材料的表面处理：去除纺织型浸润剂，浸涂化学处理剂及干燥。布的下料5.2.2 模具的准备使用时需对模具进行清理，保证其表面平滑无异物，使制得的产品内表面光滑，便于脱模。5.2.3 构件的糊制 先在模具上涂脱模剂，将加入引发剂和促进剂的不饱和聚酯树脂涂刷在磨具表面上，内衬层采用玻璃纤维表面毡，保证内衬层的树脂含量在90%以上；结构层使用玻璃纤维布，保证结构层厚

30、度和控制含胶量在70%80%；外表层糊制时树脂中要加入紫外线吸收剂，采用玻璃纤维表面毡，糊制完以后铺一层聚酯薄膜，使制件获得双面光。5.3 铺层设计5.3.1 筒身铺层设计筒身厚度为8mm，内表层1.5mm，外表层1.5mm，结构层5mm。内外表面均采用0.4mm的表面毡或短切毡进行铺设，故各铺设4层，铺设方向一致。结构层经计算=11，即筒身结构层铺层层数为11层，采用正交铺设层合板的铺设方法，即各个单层只按0与90铺层。结构层铺层9如表5.1所示：表5.1水箱筒身铺层表层数纤维布11200g/m2，0/90，双轴纤维布2-41200g/m2，单轴纤维布5-71200g/m2，0/90，双轴纤

31、维布8-101200g/m2，单轴纤维布111200g/m2，0/90，双轴纤维布5.3.2 箱盖铺层设计箱盖厚度为5mm，内表层1.5mm，外表层1.5mm，结构层2mm。内外表面均采用0.4mm的表面毡或短切毡进行铺设，故各铺设4层，铺设方向一致。结构层经计算=5，即筒身结构层铺层层数为5层，采用的准各向层合板铺设方法。水箱箱顶铺层如表5.2所示：表5.2水箱箱顶铺层表层数纤维布11200g/m2，0，双轴纤维布21200g/m2，45单轴纤维布31200g/m2，-45，双轴纤维布41200g/m2，45单轴纤维布51200g/m2，0，双轴纤维布5.4 模具设计5.4.1 模具的构造

32、手糊成型模具13分为：阴模、阳模和对模三种，不论是哪种模具，都可以根据尺寸大小，成型要求，设计成整体或拼装模。（1）阳模产品内表面光滑，尺寸准确，操作方便，质量容易控制，通风、排气和散热方便，劳动条件好。常用来生产浴盆、贮槽等内表面要求光滑的产品（2）阴模它的工作面向内凹，生产出来的制品，外表面光洁，尺寸准确，脱模容易。对于高度较大的制品，由于阴模生产排气和散热困难，操作不便，劳动条件差，而且质量不容易控制。（3）对模它有阴模和阳模组成，通过定位销装配，它的产品内外表面都光滑，尺寸准确，厚度均匀，不适用生产大型制品。（4）拼装模由多个模拼装而成，这种模构造复杂，但脱模方便。本设计中，筒身、箱底

33、和箱盖均选用阳模成型。5.4.2 模具材料 手糊模具常用的材料13主要有：木材、金属、石膏、石蜡、水泥、可溶性盐、低熔点金属、玻璃钢等。本工艺选用水泥模具。制作过程要注意模具具有足够的强度和刚度；保证模具表面的光泽度；模具拐角处曲率尽量加大；成型面上设计气孔。5.5 手糊设备水泥模具、毛刷、毛辊、脱泡辊、刮胶板。6 玻璃钢水箱零部件设计6.1 法兰具体过程如下：（1）模具准备：包括清理、组装及涂脱模剂（黄油，聚酯薄膜）等；（2）树脂胶液配制的配制，增强材料准备；（3）糊制与固化：采用手工铺层糊制湿法成型，直接在模具上铺放增强材料，后浸胶，一层一层地紧贴在模具上，扣除气泡，使之密实。分为胶衣层糊

34、制和结构层糊制。（4）脱模和修整。6.2 人梯容积在10m3以上的水箱应设有内外人梯。延桶身壁设计一个宽30cm，高200cm的内外人梯。6.3 进水孔高度为265cm处，孔径大小为D=50mm，采用法兰连接。6.4 溢流孔 高度为261cm处，孔径大小为D=50mm,采用DN40三通连接。6.5 出水孔 高度为20cm处，孔径大小为D=50mm，采用法兰连接。6.6 人孔及人孔盖开设人孔，以便检修时工作人员能进入设备内部，及时发现内表面的腐蚀、磨损或裂纹，并进行修补。常用的人孔形式为圆形，人孔的尺寸如表6.1所示，人孔盖可以是平的，带有手柄；但是也可以是盘形的17。表6.1 典型人孔尺寸人孔

35、直径/mm法兰及盖子直径/mm法兰及盖子厚度/mm螺孔分布圆直径/mm螺栓孔直径/mm4576351057813508699106351355976210686136108131074913故选用的人孔直径为610mm。6.7 气孔孔径为D=50mm，位置在人孔盖的中间，采用法兰连接。6.8 排污孔贮罐的排液管通常设置在罐底和罐壁下部。如下图6.2所示：图6.2 排污孔示意图7 水箱手糊工艺质量控制及检验7.1 质量控制产品质量控制首先是产品设计（包括模具设计、产品结构设计等）、原材料选择、工艺设计（即具体操作步骤）与结构设计（铺层结构设计）必须设计合理，并满足使用要求，是几个最基本的条件。在

36、满足这些基本条件下，产品的质量控制包括三方面：原料的质量控制、成型工艺过程控制、成品质量检验。7.2 原材料质量控制（1）树脂基体：组分含量准确、混合分布均匀、各组分质量指标符合标准。树脂应按规定检查相应指标：不饱和聚酯树脂：密度、粘度、酸值、固体含量、凝胶时间等。固化剂、増韧剂、溶剂等也应检查其常规指标和特征指标。（2）增强材料：纤维及其制品强度、表面状态、厚度、有无断头扭曲缺陷、纤维表面处理剂类型等。使用前要根据纤维的浸润剂种类，选择适当的表面处理方法14。7.3 成型工艺质量控制（1）工艺装备：主要是模具的选材、设计、制作程序及其质量指标必须符合要求，这是制作高级制品的关键。（2）工序检

37、查：下料是否准确，铺层顺序是否有误，纤维方向及拼接是否合理，辅助材料的质量及安放是否妥当。（3）施工操作：脱模剂及胶衣层施工质量控制，含胶量及孔隙率控制。操作应严格、细致、快速、准确，并应完全符合技术规程。（4）固化过程：常温固化制品的脱模存放与加热后处理；热固化制品的固化温度、升温速度、保温时间、降温速度控制。机械加工、连接、组装等符合技术规程15。7.4 成品质量检验对于手糊成型，它的制品质量稳定性不高，所以为了确保使用要求必须对产品进行严格检验。检验内容包括三个方面：（1）外观：表面为胶衣的制品外观应达到：表面光洁、平整、色泽均匀、无裂纹、无杂质、无皱褶和无气泡等。（2）尺寸、重量、外形

38、尺寸、厚度尺寸、变形尺寸、开孔尺寸、骨架尺寸按图纸公差验收。单体重量、配件重量、总体种类按要求验收。（3）功能：根据产品用途要求，测试其耐水性、耐腐蚀性、阻燃性、受力变形、材料强度和弹性模量，以及各种产品的特殊性能16。7.5 制品缺陷及防治措施(1)胶衣缺陷，最常见的三种缺陷：起皱，胶衣层太薄或者胶衣尚未固化就糊制增强层，结果树脂中所含的交联剂使胶衣溶胀，从玻璃钢模上凸起，形成“鳄鱼皮”状的皱纹。龟裂，当胶衣层厚薄不均时，产生不均匀固化，并且固化收缩不一致，厚薄部位发生牵拉而产生裂纹。变色，彩色胶衣有时会发生变色。因此，在配制颜料糊时，为了混合均匀，各颜料组分的含水量应严格控制在0.2%以下

39、17。(2)制品皱缩，制品的拐角或斜坡曲面的某些部位（胶衣层），有时会与模具脱离或架空或凹塌，称这种弊病为皱缩。(3)翘曲和变形，主要是材料和成型两方面因素产生的。7.6 水箱渗漏及防渗玻璃钢储罐以其质轻高强耐腐蚀不生锈成型方便使用寿命长及安装方便等优点，广泛替代金属容器，因此具有广泛的应用前景。但是，玻璃钢储罐出现渗漏的原因比较复杂，渗漏部位不容易找到，使用户和制造商对此感到忧虑。因此，研究玻璃钢储罐的渗漏原因和防止渗漏出现就显得特别重要。根据经验玻璃钢水箱出现渗漏的原因大致如下：（1）树脂含量不足；（2）树脂集体的延伸率低；（3）防腐防渗内衬层设计不当；（4）工艺因素影响。预防玻璃钢水箱渗

40、漏的办法可以从设计和工艺两个方面入手。(1)设计方面：设计时应根据储存介质，合理选择树脂品种。合理设计储罐内衬层厚度，应大于2mm。内衬层的增强材料为表面毡和短切毡，表面毡内的树脂含量为90%，短切玻璃纤维毡层的树脂含量应大于70%。对树脂进行增韧处理，使其延伸率等于或大于玻璃纤维的延伸率。在树脂中添加适量的偶联剂，是玻璃纤维与树脂界面上的偶联剂密度增加。(2)工艺方面：制造内衬层时，一定要等表面毡层的树脂凝胶后在铺短切玻璃纤维毡层：同样要短切毡层内的树脂凝胶后再铺结构层，这样才能保证内衬层的树脂含量。生产过程中，一定要保证层与层之间的密实，并尽可能消除气泡和裂缝。严格配胶管理，一般应由专人配

41、胶，配较量一次不能过大，保证均匀供应。粘结拼缝要严格、仔细。金属预埋件应做镀锌处理。在工序接转过程中，要防止二次污染。提高操作工人的责任心，严格执行工艺规定。8 水箱安装水箱安装如下：（1）安装工艺流程开箱清点零部件板编号水箱基础放线基础找正灌浆排污孔安装箱顶安装顶盖安装内外人梯安装进出水口安装溢出孔安装静水压试验消毒清扫交付使用。（2）开箱清点按材料清单，对底座钢构件、螺栓、螺母、固定板条、角钢、密封垫、支撑、进出水口等配件进行清点,作好记录。（3）箱顶盖和箱体的连接 将箱体安装放置稳定之后，将箱顶放置到相对应的正确位置，并且加上密封垫圈，之后用螺栓将两者连接紧密。（4）附件的安装水箱安装成

42、型后，应安装内外人梯，内梯材质为PVC，上部固定在人孔组合板上，下部放置水箱角槽间。外梯材质为镀锌钢管，上中下分别固定在箱体侧板上。水箱进出水口、溢流口、排污管、通风帽均采用PVC材质，安装与常规方法相同。（5）水箱试验检查水箱安装结束后，作24 h静水压试验合格后，清扫消毒,交付使用。（6）安装注意事项水箱拼装以及组装时，螺栓紧固应使用电动或手动力矩板手，扭矩范围设置为N/320 M，间隔或对称紧固,防止应力集中。9 小结本题课程设计的题目为容积V=75m3 玻璃钢圆筒形水箱，存储介质为生活用水，可分为造型设计、性能设计、结构设计、工艺设计、质量检验和安装。（1） 造型设计箱盖造型设计：考虑到上人和雪荷载，箱盖可设计成锥形断面，并留有人孔。箱体造型设计：水箱筒体设计成圆柱形，为了美观和增加筒体刚度，可在沿筒体高度方向设计加强肋，加强肋一般都设计在水箱筒体的外面。箱底造型设计：从使用和受力角度考虑，箱底一般设计成平底。