一种基于电加热的导热油系统及其关键零部件的加工工艺设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 编号 无锡 太湖学院 毕业设计（论文） 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 题目： 一种基于电加热的导热油系统设 计及其关键零部件的加工工艺设计 信机 系 机 械 工 程 及 自 动 化 专业 学 号： 学生姓名： 指导教师： （职称： 副教授 ） （职称： ） 2013 年 5 月 25 日 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 无锡 太湖学院本科毕业设计（论文） 诚 信 承 诺 书 本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文） 一种基于电加热的导热油 系统及其关键零部件的加工工艺设计 是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果，其内容除了在毕业设计（论文）中特别加以标注引用，表示致谢的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。 班 级： 机械 96 学 号： 0923249 作者姓名： 2012 年 5 月 25 日 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 无锡 太湖学院 信 机 系 机械工程及自动化 专业 毕 业 设 计论 文 任 务 书 一、题目及专题： 1、 题目 一种基于电加热的导热油系统设计及其关键零部件的 加工工艺设计 2、专题 二、课题来源及选题依据 本课题来源于企业，为企业正在生产系统，要求学 生熟悉流体传动的基本原理，液压管路的设计和接头设计，同时运用机械专业知识， 设计该系统中关键零部件的机械加工工艺设计。 该系统需综合运用机械，电器控制、液压传动等知识，有较强的知识综合性和实用性，使学生能做到理论联系实际，为今后的工作打下扎实的实践基础。 三、本设计（论文或其他）应达到的要求： 卡）； 于 30 页）； 于 800010000 字符，约合汉字 5000 字符）； 四、接受 任务学生： 机械 96 班 姓名 吴振扬 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 五、开始及完成日期： 自 2012 年 11 月 12 日 至 2013 年 5 月 25 日 六、设计（论文）指导（或顾问）： 指导教师 签名 签名 签名 教 研 室 主 任 学科组组长研究所所长 签名 系主任 签名 2012 年 11 月 12 日 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 摘要 了解流体传动的基本原理和接头的设计，同时运用机械专业知识，设计该系统中关键零部件的机械加工工艺。通过 对 电热油炉 工作原理和电热油炉的使用及管理的了解 ， 设计电加热导热油系统的整体装配图。 根据所知的生产数据 以及系统的运行要求， 选用合理的零件进行装配。 充分利用导热油系统，通过不断地技术改进和提高，来提高工厂的生产效益。 同时对其关键零部件法兰盘进行机械加工工艺的分析，不同尺寸的法兰其加工余量是不同的，要根据法兰的大小正确的选取，保证零件加工的合理性。 制定不同的工艺路线，通过对比选择合理的工艺路线 。 在确定加工余量后，根据加工工序的背吃刀量确定切削的进给量。粗取切削速度，计算出机床的主轴转速并选取机床的实际转速参数，算出实际切削速度。 在法兰盘与管道的连接中，焊接也起了决定性作用，为了达到更好的焊接效果，需要对焊接填充材料进行选择 。 关键词：导热油系统；工艺路线；切削用量；焊接 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 of at of in In of of of to of to of to of is to of of a to to of to to of of In a in to to 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 目录 摘要 . . 录 . V 1 绪论 . 1 题研究的意义 . 1 题研究的目的 . 1 题研究 的范围 . 1 到的技术要求 . 1 题研究的内容 . 1 热器本体 . 2 加热导热油系统的特点 . 2 2 整体设计 . 3 个系统里主要用到以下零部件 . 4 3 部件的选用与设计 . 5 温法兰闸阀的选用 . 5 热油泵的选用 . 5 力表 . 7 力表的分类 . 7 力表的选用 . 7 力表的安 装与日常维护 . 8 热熔器 . 8 加热管芯的选用 . 8 兰电加热管 . 8 兰电加热管的特点 . 9 回阀的选用 . 9 型阀的选用 . 10 爆热电阻的选用 . 10 滤器的选用 . 11 胀节的选用 . 11 4 法兰盘的设计及制造工艺 . 13 加工工艺规程的步骤及原则 . 13 兰盘零件的分析 . 14 兰的作用 . 14 件的工艺分析 . 14 艺规程设计 . 15 定毛坯的 制造形式 . 15 面的选择 . 15 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 制定工艺路线 . 15 械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 . 16 定切削用量 . 19 5 系统的管道焊接与装配 . 29 接工艺的重要性 . 29 接过程的物理本质 . 29 接方法 . 30 配工艺规程 . 30 配的精度 . 30 配工艺规程的设计步骤 . 31 6 结论与展望 . 33 论 . 33 望 . 33 致 谢 . 34 参考文献 . 35 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 1 绪论 题 研究的意义 随着 科学技术的进步 和 工业生产的发展，有机热载体炉得到了不断的 发展和应用。 虽然 有机热载体炉的工作压力比较低，但 是 炉内热传导液温度高，且大多 热传导液 具有易燃易爆的特性，一旦在运行中发生泄漏，将会引起火灾、爆炸等事故， 这样不仅有很重大的财产损失，严重的 甚至 会 造成人员伤亡 。因此，对有机热载体炉的安全运行和管理，必须高度重视 ，防患于未然 。 电热油炉 作为一种直接的热能供给方 式，已成为一种基础且关键的工业及民用设施 。随着全 球经济的 快速增长，工业发展及 城市建设步伐的不断加快，为电热产业带来了无限商机。 题研究的目的 更加详细的了解电热油炉，熟悉它的工作原理，为电热油炉的发展做铺垫。了解电热油炉的使用和管理，充分利用导热油系统 ，通过不断地技术改进和提高， 来提高工厂的生产效益 。 题研究的范围 电热油 炉的 很多部分都是焊接起来的，因此 整个电热油炉的加工工艺规程 中 ， 焊接工艺在这个系统里起着举足轻重的作用，焊接的出错可能导致整个系统的失效，甚至引发整个系统的爆炸。电热油炉的机加工工艺规程 中， 除了焊接 工艺， 系统里 其他 很多零部件是机加工出来的，零件 的大小，尺寸，都有明确的要求。电热油炉也分各种型号，所以并不是所有的电热油炉零件都通用。 系统的运行都是各个零部件组合在一起 协同 作用， 所以 正确地 把各个零件组合起来是保障 电加热 系统 稳定运行的充分条件， 零件组装错误会导致系统 的 失效。电热油炉的电加热管芯因为是热油炉，所以他是用来传递热量的，那么用什么加热，如何加热很关键。加热管芯要考虑到电阻丝，氧化镁粉。油管法兰盘的工艺设计，这个系统密封性必须要严实，不然这个系统会漏油，从而热量也就损失了。使整个系统的效率下降，而浪费更多的资源。为了保障这个系统的长久运行，测温 元件则能测量整个系统的温度，从而能更准确的利用系统。 到的技术要求 可在较低的运行压力下，获得较高的工作温度，有效降低管线和锅炉的工作压力。热传导效率高、热损失小，升温快、降温慢。温度控制精确，受热相对均匀。成倍延长设备使用寿命。闭式循环和开式操作均安全可靠。节约能耗约 50%左右，对大气烟尘排放减少一半。节油节水节电，对于沙漠缺水、高寒地区、缺电地区推广价值高。 题研究的内容 电热式油加热器 （ 电热油炉 ） 是一种新型、节能、能提供高温热能的工业设备。供热原理：以电热升温，采用导热油作传热介质 ；在闭路循环系统中通过泵使热载体强制循环，在低压、高温状态下运行，直接释放热量，从而达到了提供热源的目的。经用热设备卸载后，重新通过循环泵，回到加热器，再吸收热量，传递给用热设备，如此周而复始，实现热量的连续传递，使被加热物体温度升高，达到加热的工艺要求。将热能输送给用热设备后，继加热 循环 再加热 再循环的特种工业油炉。 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 热器本体 1、 加热器本体由锅炉钢结构组成，内胆经特殊防锈处理，外部采用耐高温涂料保护。 2、 电加热器内采用 “分层、逐节加热 ”技术成果。可以完全消除加热器内的 “死角 ”， 从而使重油在电加热器内循环流动，使重油受热均匀，不在容器内因停滞而产生结焦，从而消除因 “死角 ”内的油品过热而产生的碳化和结焦。 3、 热交换采用国外最新的多管、大面积换热结构。特粗三相单端出线电热元件与被加热的重油不直接接触，使换热管表面与被加热重油之间的温差大大降低，避免了重油的碳化现象。 4、 电热元件采用远红外辐射技术，大大提高了传热效率，同时又降低了换热管的表面温度，从而进一步防止了油品因在换热管表面的局部过热而产生碳化和结焦。 加热导热油系统的 特点 1、 能在较低的运行压力下获得较高的工作 温度。 2、 闭路循环供热，热量损失小，节能效果显著，并可以满足不同使用温度的多个用热设备，可进行稳定、均匀、柔和加热和高精度的（ 1 ）温度控制。 3、 具有先进、高可靠性控制系统（ 整定）和安全检测装置。 4、 安全高效的电热型高温发生器，体积小、传热快、不结焦。 5、 高效率、密集性传热管技术。 6、 运行费用低，回收投资快。 7、 设备结构合理、配套齐全、安装周期短、运行操作简单，自动化程度高，安全可靠，适用范围广泛。 8、 具有完备的运行控制和安全监测装置，能实行自动化控制。 9、 能在较低的运行压力下 ，获得较高的工作温度。 10、 热效率高，可达 95%以上，控温精度可达 1 。 11、 设备体积小，安装较灵活，宜安装在用热设备附近。 12、 具有完备的运行控制和安全监测装置，可以精密地控制工作 。 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 2 整体设计 电 加 热油炉的热量 是由浸入导热油的加热元件产生及传输的。通过对导热元件进行加热，以导热油为介质，将浸入导热油的电加热元件上长生的热量进行传输。再利用循环泵，将导热油通过油路管道进行强制的液相循环。导热油所产生的热量共给给一个或多个设备进行使用，经过设备卸载后回到加热器。热油吸收热量再次进行传输 ，周而复始，实现热量的连续传递，被加热物体的温度不断升高至工艺所需的要求。其整体设计图如图 示。 高 温 法 兰 闸 阀 D N 5 0止 回 阀 D N 5 0高 温 法 兰 闸 阀 D N 6 5过 滤 器 D N 6 5出 口 压 力 表（带缓冲管）P t 1 0 0 热 电 阻加热元件容 器 D N 3 0 0导热油泵高温法兰闸 阀 D N 6 5导热油泵止 回 阀 D N 5 0高 温 法 兰 闸 阀 D N 5 0高 温 法 兰 闸 阀 D N 6 5高 温 法 兰 闸 阀 D N 6 5D N 6 5D N 6 5D N 5 0高 温 法 兰 闸 阀 D N 3 2高温法兰闸 阀 D N 2 0针型阀针型阀进 口 压 力 表（带缓冲管）膨 胀 节 D N 6 5图 加热油炉整体设计 整个系统的目的是将油进行自加热再出输给需要用热量的设备，那么系统是如何进行加热，进行传输的呢。下面就将介绍一些系统用到的零部件以及他们起到的作用 。纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 个系统里主要用到以下零部件 1、 法兰 法兰的作用： 法兰连接就是把两个管道、管件或器材，先各自固定在一个法兰盘上，两个法 兰盘之间，加上法兰垫，用螺栓紧固在一起，完成了连接。有的管件和器材已经自带法兰盘，也是属于法兰连接。法兰分螺纹连接 （ 丝接 ） 法兰和焊接法兰。低压小直径有丝接法兰，高压和低压大直径都是使用焊接法兰，不同压力的法兰盘的厚度和连接螺栓直径和数量是不同的。 后面的章节会详细介绍法兰的工艺。 2、 高温法兰闸阀。 高温法兰闸阀的作用：用于控制整个油路的开关，但是不能起到调节和节流的作用。 3、 导热油泵。 导热油泵的作用：给系统里的有加压，便于传输。采用两种不同的油泵分别是 。 4、 压力表。 压力表的作用：用来测量系统的压力，确保系统的安全，防止高压产生的爆炸或者低压导致热油不能很好的传输。 5、 加热容器 加热熔器 以看出，这是用来进行热油存储的装置，其使用的是 碳钢材料，设计压力 6、 电加热芯。 电加热管芯是插入 器里的加热元件。 7、 止回阀。 止回阀的作用是在系统运行中，避免 管路中的 导热 油倒流， 这样能更好地 进行油路 正确 传输。 8、 针型阀。 针型阀的作用 是 开启或切断管道通路 。 9、热电阻 。 热电阻的作用是其 电阻值 随着 温度的 升 高 而增加这一 电阻特性从而 进行温度 的 测量 。 10、过滤器 。 过滤器的作用是 过滤， 它是一种过滤设备， 它 的主要功用就是将 导热油 在 运行过程产生的胶质 沉淀物 过滤出来 。 11、膨胀节 。 膨胀节 是 一种补偿装置， 利用 波纹管补偿器 中的 弹性元件的有效伸缩变形来吸收导管或容器的由于热胀冷缩原因产生尺寸的变化。 这里介绍的零部件基本事外购的，法兰盘是加工件，第四章会详细论述法兰加工工艺规程。 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 3 部件的选用与设计 想要有一个稳定的导热油系统，对于各标准件的选用就有很大的讲究，所以要选用符合生产数据的零件进行装配。本章就具体介绍了一些标准件的型号。 温法兰闸阀 的选用 在第二章中简单地介绍了高温法兰闸阀的作用，现在稍微具体地介绍起功用特点。产品图如图 示 。 图 温法兰闸阀示意图 高温法兰闸阀适用于公称压力在 作温度在 氏度至 550 摄氏度的石油、化工、水力、火力电站各种系统的管路上，切断或接通管路介质。其适用的介质是：水、油品、蒸汽以及酸、氨 、碱、尿素、含硫的天然气等化工用品。 导热油系统中采用的介质是油品，最高操作温度在 315 摄氏度，设计温度则是 340 摄氏度，设计压力 以，高温法兰闸阀对与导热油系统的工作环境要求都能达到满足。 系统选用的是上海秉奇阀门有限公司制造的高温法兰闸阀。 主要用到的是高温法兰闸阀 温法兰闸阀 温法兰闸阀 阀门符合国内外先进的标准要求，而且密封性可靠。不仅如此，有着完美造型的它再加上优良的性能，何不为导热油系统的首选呢？ 操作方式多种多样， 主要的有手动、齿轮传动、电动、气动等 。 虽然操作方式多种多样，导热油系统采用的是手动的操作方式 。采用弹性闸板结构，中大口径设置的推动轴承，摩擦力小并且配有撞击手动，所以次法兰闸阀的开关轻松自如。但是 要保持有专门的看管人员，随时查看。 热油泵 的选用 在传输系统或者循环系统中，导热油泵是一种很好的泵体对于热交换设备，它是理想的用泵配套设备。 由于系统中没有自动加压的装置，所以我们需要给系统配备导热油泵。 系统中用到的泵体主要有两种，一种是 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 热油泵有限公司的产品，具体结构图如图 示。 图 热油泵结构图 另一种导热油泵是 泵体是河北沧州的 泊头市鹏展泵阀有限公司原 （鹏远泵业制造公司）开发生产的。 其中 属于齿轮泵，其工作原理很简单，如图 通过进油孔将油品吸入 两个齿轮中间，并 且通过齿轮的啮合，把油品 充满 整个 空间 。 齿 轮啮合带动油品 的旋转 ，使其 沿壳体运动 ，油品运动到另一端。简单地说， 当一个齿进入另一个齿的流体空间时，液体就被机械性地挤排出来 。 图 轮泵的工作原理结构图 是一种防爆导热油泵 ，是 常能导热油泵有限公司 专业 生产 的 武林牌系列高温热油循环泵 。 拥有的使 用功率从 32 20 余种 规格型号 ， 导热油系统采用的是 导热油泵。脚 支撑结构 形式为单级单吸悬臂式 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 构 。 一改 传统的 冷却结构 使 得泵 结构更 为 合理 、 简单 。 性能好，使用可靠。 力表 力表的分类 压力表按照其转换 原理的 不同， 不同大致可分为四类 ： 第一种是 液柱式压力计 ： 根据流体静力学原理， 通过液柱高度 将被测 的压力表现出来。 结构形式 也有 不同， 所以可以分为 U 形管压力计、单管压力计等。这类压力计 有 简单 的结构 ， 使用 起来很方便，但由于受工作液的 毛细管 的作用、密度及视差等因素 ， 其准确度会受到很大的影响。因为其 测量范围 比 较窄， 所以一般用来测量较低压力、压力差或者真空度 。 第二种是弹性式压力计： 它是 通过 弹性元件变形的位移 来和被测压力进行转换 ，例如 弹簧管压力计及 模式压力计 及弹簧管压力计 等。 第三种是电气式压力计： 它是将被测压力转换成 机械和电气元件的 电量（如电压、电流、频率等） ， 进行测量的仪表，例如各种压力变送器 和压力传感器 。 第四种是 活塞式压力计 ： 它是 运用水压机液体传送压力原理，用 活塞上所加平衡砝码的质量 和所测压力进行对比 来进行测量的。它 有很高的测量准确度 ，小到 误差 。但 价格较贵， 结构较复杂 。 来检验其他类型的压力计 时可用作为标准压力测量仪表 。 导热油系统中采用的是一般的压力表， 它有个 敏感元件 表内 有 机芯的转换机构 ，当产生压力时，波登管会发生弹性形变，机芯的机构将弹性形变转换为旋转运动，与机构联接的 指针 会发生 偏转来显示压力。 所以导热油系统中用的压力表是采用了第二种弹性式压力计，工作原理图如图 示 。 图 力表的工作原理图 力表的选用 锅炉工作压 力小于 ， 压力表精度不低于 ； 工作压力 大于 锅炉，压力表的精度 不低于 ； 工作压力 大于 14锅炉，压表的精度应为 1 级。 导热油系统的设计工作压力是 以所用的压力表的精度不得抑郁 。由于压力表的量程应是锅炉最大压力的 ，我们取中间值 2 倍。纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 程在 700 左右。 压力表是固定在锅炉外壳的，这样不仅便于观察，也便于定期地进行冲洗操作，更换压力表的位置。 力表的安装 与日常维护 （ 1） 压力 表使用环境温度为 0 ，相 对湿度不大于 80%，如偏离正常使用温度时 ，须计入温度附加误差。 （ 2） 压力表 必须垂直安装，力求与测定点保持同一水平，如相差过高计入液柱所引起的附加误差，测量气体时可不必考虑。安装时将表壳后部防爆口阻塞，以免影响防爆性能。 （ 3） 压力 表正常使用的测量范围：在静压下不超过测量上限的 3/4，在波动下不应超过测量上限的 2/3。在上述两种压力情况下大压力表测量最低都不应低于下限的 1/3，测量真空时真空部分全部使用。 （ 4） 使用时如遇到 压力 表指针失灵或内部机件松动、不能正常工作等故障时应进行检修，或联系生产厂家维修。 （ 5） 仪表应避免震动和碰撞，以免损坏 。 热熔器 热熔器 采用碳钢材料，采用卧式的装置方式，最高温度高于设计温度 340摄氏度。 占地面 积小，用电量小，具有环保，无污染物排出 的 等特点 。 加热管芯的 选用 兰 电加热管 图 兰电加热管示意图 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 兰电加热管的特点 导热油系统中是采用 法兰式的电加热管， 也 叫 插入式电加热器 ， 是 用 U 型管状电热元件， 根据 加热不同介质 来设计的。其 装配 是 在法兰盖上，插入需加热 的介质 中，发热元件工作时 ， 所 释放 出的 热 量传导给被加热 的 介质 ， 使介质温度升高，达到所需的工艺要求。当介质温度达到工艺要求的设定值时，控制系统 会根 据温度传感器 发出的 信号，经 算后调节电加热器输出功率，对发热元件的电阻性负载实现温度控制。 法兰电热管主要针对石油、化工、食品、机械等行业各类储罐、容器、油箱内物料保温和加热。 电加热管是管状电热元件它是由金属管、螺旋状电阻丝及结晶氧化镁粉等组成的。在不锈钢无缝管内均匀地分布高温电阻丝，在空隙部分填入导热性能和绝缘性能均良好的结晶氧化镁粉，结构不但先进，热效率高，发热均匀，高温电阻丝中有电流通过时， 产生的热通过氧化镁粉向金属管表面扩散，再传递到被加热件或空气中去，达到加热的目的。适用于加热空气、油、水、化学介质、热压模，熔化盐、碱及低熔点合金等 。 回阀的选用 止回阀也叫止逆阀、止逆阀或者单向阀，作用是防止管路中的介质定向流动而不致倒流。止回阀也包括水泵吸水管的底阀。止回阀按其结构分为升降式止回阀、蝶式止回阀和旋启式止回阀。其中升降式止回阀包含立式和卧式两种不同形式。旋启式止回阀分为单瓣式、双瓣式和多瓣式三种不同形式。蝶式止回阀则为直通型。在连接形式上，止回阀可分为焊接、螺纹连接和法兰连接三种 。 止回阀的开关是靠介质流动和力量自行开启和关闭的，以防止介质倒流。所以这是一种自动阀门，主要就用于单向流动的介质的管道上，介质只能往一个方向流动以免发生事故。 在导热油系统中所用的止回阀是 的旋启式止回阀，采用的是法兰连接。其结构图如图 示 。 图 回阀的结构示意图 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 型阀的选用 针型阀是用来精确调整的阀门，针型阀的用途广泛，在火焰切割中用的割距，用来调整火焰温度的旋钮就是是针型阀。针型阀的主要作用是作开或切断管道的通路。 切断流体是任何阀门的主要作用，但是根据阀芯的不同可以 分为闸阀、截止阀、旋塞阀、球阀、蝶阀、针型阀等。相比而言，针型阀比其他的阀门密封性好，同时也能承受更大的压力。 一般的针型阀做成螺纹连接，这样针型阀与压力表配合使用，效果最佳。 导热油系统中用的是 针型阀，其结构简图如图 示 。 图 型阀的结构示意图 爆热电阻的选用 防爆热电阻的原理是利用间隙隔爆，设计具有做够强度的接线盒等部件，把会产生火花、危险温度或者电弧的零件都密封于接线盒腔内。当接线盒腔内有爆炸发生时，就能通过接合面间隙熄火和冷却，爆炸后的温度及火焰不会传到腔外来测 量温度。 导热油系统中采用的是 爆热电阻 。其测量精度高，性能稳定，机械强度高，耐高压高温。 测温元件和二次仪表已