GI100-I可倾式夹层锅的设计【说明书+CAD】
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专 业 ：农业机械化及其自动化 指导老师：涂建平 姓 名：洪 佩 专业班级：农机 051 目 录 前言 总体设计方案 各机构材料选择及相关尺寸 总结 前言 夹层锅作为食品加工机械中的重要加工机械之一，如何更好的用之提高食品加工的质量，缩短食品加工的时间，改善劳动条件是食品机械行业重点研究的项目之一。 夹层锅又名蒸气锅、蒸煮锅、夹层蒸气锅。 它属于间歇式预煮设备。常用于物料的热烫 ,预煮 ,调味料的配制及熬煮一些浓缩产品。 夹层锅类型分类 按其深度可分为线型 ,半深型 ,深型。按其操作方式可分为固定式和可倾式最常用的为半球形 (夹层 )壳体上加一段圆柱形壳体的可倾式夹层锅。 （ 可倾斜式夹层锅结构图 ） 可倾式夹层锅主要由锅体 , 支架 ， 冷凝水排出管 ,倾覆装置 ，蒸气入口 ， 蒸气出口等组成 。 锅体内壁是由一个半球形与圆柱形壳体焊接而成的容器 ,锅体外壁是半球形壳体 ,用普通钢板制成 。 内外壁用焊接法焊成 ,以防漏气 。 可倾式夹层锅结构 可倾式夹层锅性能参数 产品型号 公称容量(直径 ） 最大可倾角 进出口管径 液料及最大加入量 00 90 20 夹层锅设计要求 1)确保各零件有足够强度承受载荷 2)确保各零件能够安装配合 3)确保各零件有足够寿命和抗腐蚀能力 4)减少加热物料的水蒸气热量散失 5)确保操作安全和省力 可倾斜式夹层锅组成图 可倾式夹层锅 支架 （支架 架 3；两三角支架之间的连杆） 轴 键 （连接蜗轮与轴的键；连接蜗杆与手轮的键） 螺栓 （径向滑动轴承上的 4个螺栓；固定蜗杆 2根支架的螺栓） 滑动轴承 锅体隔热层 手轮 蜗轮蜗杆 锅体 （内层锅 ;外层锅；圆柱形壳体） 可倾式夹层锅工作原理 锅体 锅体组成 内层锅 外层锅 圆柱形壳体 材料选择 不锈钢锈钢锈钢 寸确定 内径：000径：d=1002度： 内径050径d=1052径000径 d=1052 h=150轮蜗杆 蜗轮蜗杆工作要求 蜗轮在 100 ，使得锅体在 100 卸料。蜗轮蜗杆右旋，传动比 i=20 ,每天工作 8小时，每年工作 300天，使用寿命 5年。 蜗轮蜗杆类型的选择 选择普通圆柱蜗杆传动（阿基米德蜗杆 蜗轮蜗杆材料及尺寸的确定 ： 蜗杆 40轮材料铸铝铁青铜 度较低，金属模浇铸并进行发黑处理 ,蜗轮蜗杆分度圆直径 d=5065 轴材料的选择 选择 合金结构钢 2(用于腐蚀条件下工作的轴） 轴的尺寸确定 在蜗轮蜗杆 传动下 使锅体倾斜，轴受弯矩和转矩作用，且 锅体倾斜 90 时受到转矩最大。空心轴内径要求为 ：00 校核轴的疲劳强度 和 刚度 ， 符合要求 （轴和锅体焊接在一起如下图示） 键 连接蜗轮与轴的键：选择普通平键 096受到挤压应力 ，计算知 ，故强度符合要求。 连接手轮与蜗杆的键：选择普通平键 096受到挤压应力 ，计算知 ，故强度符合要求。 对于固定进气管、固定蜗杆铁块、楔形块、都用灰铸铁轴、蜗轮、蜗杆之外，其他零件都作涂漆防锈处理。 支 架 支架材料的选择：两三角支架及两三角支架之间的连杆材料选择一般工程用铸钢 涂漆防锈处理，可倾斜式夹层锅整机图示（见下图） 支架相关尺寸：取支架 三角支架高度为 H, 需满足 取支架 3横截面的宽度 厚度 取连杆长度 螺 栓 固定 径向滑动轴承的 4个螺栓 如图 1所示结构，螺栓数 2，对称布置，采用铰制孔用螺栓，选择材料为 粗牙普通螺纹标准（ ,选用螺纹直径 为 d=20 固定蜗杆的 2根支架（安装在三角支架上）的 8个螺栓 支架采用如图 2所示结构，螺栓数 4，对称布置，采用饺制孔用螺栓 ，选择材料为 粗牙普通螺纹标准（ 81），选用螺栓公称直径 1 图 2 螺栓 固定进气管支架的螺栓 螺栓组结构设计，采用如图所示结构，螺栓数 4，对称布置，采铰制孔用螺栓 ， 选用螺栓材料 按粗牙普通螺纹标准（ 81），螺纹公称直径 轴瓦材料的选择 : 对 轴瓦材料应该选取 灰铸铁 技术要求 铸件底座内孔经表面渗碳处理，减少配合表面转动时的磨 损，并涂漆防锈。每班工作前，通过上端进油孔添加润滑油。 手轮 手轮材料选择及尺寸要求 选择使用灰铸铁 受 蜗杆最大转矩 作用， 倾斜锅体所要求的最大转动力 为5N， 手轮最大直径 D=300 手轮在蜗杆的端面上用 86 （选定轴径 140 锅体隔热层 隔热层用高温粘接剂粘贴在夹层锅外层壁体的内壁，隔热层外部从里向外依次涂有防水胶膜和防水漆膜 ,中间是保温材料 ,从而减少热量向空气扩散 ,节约能源 ,缩短工作周期改善操作者作业条件 ,保证安全。 保温材料最里面的是石棉 ,再一层是钢丝网 ,再一层是耐火水泥 ,珍珠岩及石棉丝拌和的材料 ;再一层纱布 ,再一层高温漆。 夹层锅的相关计算 加热 物料 消耗的热量 2001=0加热到 00 4000J 对锅体加热消耗的热量 : 锅内液体表面蒸发热量 :26500J 向周围介质辐射和对流的热量损失 : 因设备不密闭而泄漏的热量损失 : 总共消耗的热量 : 112624J 蒸汽消耗量 :D=h 总 结 通过毕业设计，发现了以往学习中存在的许多不足 ，从中 自己 学到了很多 新的知识 ，但毕竟能力有限，设计中难免存在许多不足， 希望各位老师予以批评和指正，在以后的工作和学习当中我将继续保持毕业设计时的努力与钻研，不断完善自己。 致 谢 这次毕业设计可以圆满的完成首先要感谢我们的指导老师涂建平老师，本设计是在涂老师的悉心指导下完成的，涂老师广博的学识、严谨求实创新的治学风范、敏锐深刻的洞察力、开放性思维方式、平易近人的作风、对科学事业的不懈追求和孜孜不倦的工作精神都深深的影响着我，使我终生受益。在此，谨向涂老师在我做毕设期间的培养和关怀致以最诚挚的敬意和衷心的感谢！ 同时感谢徐雪红老师和吴彦红老师的指导和帮助！特别要感谢李康康和陈响军同学在设计过程中给予的帮助。在实际设计过程中给我传授了很多选材方法和热处理方法，并协助我完成了大部分零部件的设计，而且给我提出了许多宝贵的意见。另外还要感谢刘院长和我们的班主任黎静老师对我的指导和帮助。 衷心感谢我们班的各位老师和同学对我的关心和帮助，感谢做毕设期间室友郭会英，孙楠对我的支持和帮助。 最后，感谢家人多年来对我学业和生活上的关心、支持和理解！同时，感谢所有关心和帮助过我的人。 i 摘 要 夹层锅作为食品加工机械中的重要加工机械之一，如何更好的用之提高食品加工的质量，缩短食品加工的时间，改善劳动条件是食品机械行业重点研究的项目之一。对食品进行预煮加工的机械有很多，目前最简单最适用的方式是使用夹层锅对食品进行预煮加工。夹层锅作为对食品进行预煮加工的工具，已成为各个食品厂，餐饮行业加工食品必选的食品加工机械。本文就最常用的可倾式夹层锅的具体设计和制造工艺进行了研究。 首先，根据可倾式夹层锅的造型特点，对夹层锅的结构和组成进行分析，提出了可倾式夹层锅设计的设计方 案，包括支架、轴、锅体、滑动轴承、蜗轮蜗杆、手轮、键、螺栓、锅体隔热层九个部分的设计。以原始的可倾斜式夹层锅的相关参数为依据，对夹层锅进行设计。 然后，通过对机械设计，机械制造技术基础课程的学习和实践，结合已经学过的材料力学，理论力学，工程材料课程的基础对夹层锅的各部件进行力学分析，强度校核，材料的选择以及加工工艺进行综合的分析和设计。最终完成夹层锅的整体设计。可倾式夹层锅锅体选用不锈钢 当于国内的0采用固溶处理。 304 相当于国内的 0焊 接后多用固溶处理， 1100，快速冷却加热到 1050,保温一段时间再快速水冷，现场一般不作固溶处理。硬度 氏体基本钢种，用途最为广泛，耐腐蚀耐热性优良。 关键词： 可倾式夹层锅 锅体 不锈钢 as a in of to to of to to of is of to of is to of of as a be of in of of of be to of on of on of on in of of as as a of of of of of is to in of 1100, 050, do 录 1 绪 论 . - 1 - 言 . - 1 - 层锅简介 . - 1 - 层锅用途 . - 1 - 可倾式夹层锅概述 . - 1 - 倾式夹层锅结构 . - 1 - 倾式夹层锅工作原理 . - 2 - 2 可倾式夹层锅性能参数 . - 3 - 层锅的相关性能参数 . - 3 - 层锅设计要求 . - 3 - 3 锅 体 . - 4 - 层锅 . - 5 - 层锅材料的选择 . - 5 - 层锅受力情况分析 . - 5 - 层锅相关尺寸的确定 . - 5 - 层锅 . - 5 - 层锅材料的选择 . - 5 - 层锅受力情况分析 . - 6 - 层锅相关尺寸的确定 . - 6 - 柱形壳体 . - 7 - 柱形壳体材料的选择 . - 7 - 柱形壳体的相关尺寸 . - 7 - 水管 . - 7 - 水管的相关尺寸 . - 7 - 4 蜗轮蜗杆 . - 8 - 轮蜗杆工作要求 . - 8 - 轮蜗杆传动受力图（见下图） . - 8 - 轮蜗杆类型的选择 . - 8 - 轮蜗杆材料的选择及精度的选择 . - 8 - 杆材料及精度的选择 . - 8 - 轮材料及精度的选择 . - 8 - 接触强度确定主要参数及尺寸 . - 8 - 动效率的计算 . - 9 - 平衡计算 . - 10 - 杆，蜗轮的其他主要尺寸 . - 10 - 杆总体尺寸 . - 11 - 5 手 轮 . - 15 - 轮材料选择 . - 15 - 轮加工时的技术要求 . - 15 - 6 键 . - 16 - 接蜗轮的键 . - 16 - 的型号选择 . - 16 - 连接的强度校核 . - 16 - 接手 轮与蜗杆的键 . - 16 - 的型号选择 . - 17 - 联接的强度校核 . - 17 - 7 轴 . - 18 - 材料的选择 . - 18 - 的相关分析 . - 18 - 算轴的直径 . - 18 - 轴支承力及弯矩图 . - 19 - 支承力的计算 . - 19 - 矩图 . - 19 - 核轴的疲劳强度 . - 21 - 截面 I 右侧 . - 21 - 核 I 截面 . - 22 - 核 I 截面，由键槽引起的应力集中 . - 23 - 的刚度校核 . - 25 - 当量直径 . - 25 - 当量轴的截面惯性矩 . - 25 - 算处的偏转角 . - 25 - 算截面处的挠度 . - 26 - 的扭转刚度 . - 26 - 术要求 . - 27 - 8 支 架 . - 28 - 倾斜式夹层锅整机图示 . - 28 - 架 1， 2 受力图 . - 28 - 架材料选择 . - 29 - 架受力分析 . - 29 - 架 3 . - 30 - 架 3 的受力图，截面图 . - 30 - v 架的相关计算 . - 30 - 三角支架之间的连杆 4 . - 31 - 杆受 力图 . - 31 - 杆相关计算 . - 31 - 9 开型径向滑动轴承 . - 32 - 2040 对开型径向滑动轴承校核 . - 32 - 瓦材料的选择 . - 32 - 强校核 . - 32 - 核 . - 32 - 度校核 . - 33 - 术要求 . - 33 - 10 螺栓 . - 34 - 向滑动轴承的 4 个螺栓 . - 34 - 栓组结构设计 . - 34 - 栓受力分析 . - 34 - 栓材料选则，及螺栓直径的确定 . - 34 - 定蜗杆的 2 根支架（安装在三角支架上）的 8 个螺栓 . - 35 - 栓组结构设计 . - 35 - 栓受力分析 . - 35 - 定进气管支架的螺栓 . - 37 - 栓组结构设计 . - 37 - 栓受力分析 . - 37 - 定螺栓直径 . - 37 - 11 锅体隔热层 . - 39 - 12 夹层锅的有关计算 . - 40 - 产能力计算 . - 40 - 量计算 . - 40 - 热物料消耗的热量 . - 40 - 锅体加热消耗的热量 . - 40 - 锅内液体表面蒸发热量 . - 40 - 周围介质辐射和对流的热量损失 . - 41 - 设备不密闭而泄漏的热量损失 . - 41 - Q . - 41 - 汽消耗量 . - 41 - 参 考 文 献 . - 43 - 致 谢 . - 44 - 可倾式夹层锅的设计 - 1 - 1 绪 论 言 层锅简介 夹层锅又称二重锅 属于间歇式预煮设备。常用于物料的热烫 ,预煮 ,调味料的配制及熬煮一些浓缩产品。它结构简单使用方便 ,是定型的压力容器 ,属于食品预煮机械。 层锅用途 预煮的目的是破坏原料中的多酚氧化酶 ,保持原料在加工过程中不变颜色 ;排除原料部分水分 ,减少原料体积 ,使原料具有柔软性 ,方便装灌工序的操作 ;排除原料组织内的空气 ,提高成品的真空度 ;破坏原料的原生质 ,在榨汁时提高出汁率 ;杀灭污染在原料上的部分微生物 ,提高原料 在加工过程中的新鲜程度 ;通过预煮 ,可使表皮蛋白质凝固 ,使皮与肉脱离 ,方便除皮操作 ;对于脱水产品 ;经预煮后能加快干燥的速度。 按其深度可分为线型 ,半深型 ,深型。按其操作方式可分为固定式和可倾式。最常用的为半球形 (夹层 )壳体上加一段圆柱形壳体的可倾式夹层锅。 倾式夹层锅概述 倾式夹层锅结构 （图 1 可倾斜式夹层锅） 可倾式夹层锅主要由锅体 ,填料盒 ,冷凝水排出管 ,压力表 ,倾覆装置及排出管口等组成。锅体内壁是由一个半球形与圆柱形壳体焊接而成的容器 ,锅体外壁是半球形壳体 ,用普通钢板制成。内外壁用焊接法焊成 ,以防漏气。 可倾式夹层锅的设计 - 2 - 倾式夹层锅工作原理 全部锅体用轴颈连接在支架两边的轴承上 ,轴颈是空心的 ,蒸汽从一端的进气管通过轴颈进入夹层 ,通过另一端的出气管排出蒸汽。通过蒸汽的热量传递 ,使食品达到预煮目的。 倾覆装置是专门为出料用的 ,包括一对具有手轮的蜗轮蜗杆 ,蜗轮与轴颈固接 ,轴颈与锅体固接 ,当摇动手轮时可将锅体倾倒和复原。可倾式夹层锅两边的轴颈对称的。 为使进气管不与外部的蒸汽输入管道一起随锅转动 ,一般用螺母通过螺纹连接进汽管 ,通过填入橡胶材料连接外部的蒸汽输入管道 ,停止进气后 ,可将锅底的冷凝水出口打开 ,将锅底的积水排出 ,每班使用前在各转动部位加润滑油。 可倾式夹层锅的设计 - 3 - 2 可倾式夹层锅性能参数 层锅的相关性能参数 产品型号 公称容量 (直径 ） 最大可倾角 进出口管径 液料及最大加入量 00 90 20m 液料密度，取一般液料密度为 V 半圆锅体的体积 3333 0 层锅设计要求 设计要求： 1、确保各零件有足够强度承受载荷 2、确保各零件能够安装配合 3、确保各零件有足够寿命和抗腐蚀能力 4、减少加热物料的水蒸气热量散失 5、确保操作安全和省 力 可倾式夹层锅的设计 - 4 - 3 锅 体 层锅 选择不锈钢 0焊接后多用固溶处理， 1100 C ，快速冷却加热到 1050 C ,保温一段时间再快速水冷，现场一般不作固溶处理。硬度 氏体基本钢种，用途最为广泛，耐腐蚀耐热性优良。拉伸强度 20，屈服强度 05，弯曲疲劳极限 ，扭剪疲劳极限 。 层锅受力情况分析 满载不倾斜时，内层锅所受拉力： 当 0 时， m 内层锅体的横截面积 S 安全系数，材质均匀，载荷和应力计算不够精确时取 3S 2m a x 50021 0 0 0100 22 - 5 - 内层锅厚度，取 001 层锅相关尺寸的确定 内层锅受高压蒸汽压力，属于外压容器 假设内层锅厚度 : 21 e 1c ， 2c 0 54 RA e 0的 线，查得 外层钢的 E e P 外压力 M P 0 3 5 M 内层锅厚度 符合要求 内层锅内径为 0000 ，外径 001 层锅 层锅材料的选择 可倾式夹层锅的设计 - 6 - 选择不 锈钢 氏体 型固 溶 C11501010 快冷处 理， 拉伸 强度20 ，屈服强度 05 ，硬度 有良好的耐蚀及耐晶间腐蚀性能。在轴与外层锅体接触的应力最好。 层锅受力情况分析 分析知外层锅受拉伸应力，则有以下相关计算： 接触面积 0 5 A 拉伸应力s 2m a x 层锅相关尺寸的确定 外层锅受内部水蒸气压力，属于内压容器 ,对其进行相关计算如下： 1)计算厚度： 2可倾式夹层锅的设计 - 7 - p c 000 t C100 时许用应力为： 37 2）设计厚度d： 22C 取外层锅厚度为 1径 0200 ，外径 021 柱形壳体 柱形壳体材料的选择 选择不锈钢 氏体型固溶 C11501010 快冷处理，拉伸强度20 ，屈服强度 05 ，硬度为 87，具有良好的耐蚀及耐晶间腐蚀性能。 柱形壳体的相关尺寸 内径 0000 ，外径 001 ，高 50 水管 水管的相关尺寸 内径 5径 6 7可倾式夹层锅的设计 - 8 - 4 蜗轮蜗杆 轮蜗杆 工作要求 蜗轮在 10s 内转动 90，使得锅体在 10s 内转动 90卸料。蜗轮蜗杆右旋，传动比 20i ,每天工作 8 小时，每年工作 300 天，使用寿命 5 年。 轮蜗杆传动受力图（见下图） 轮蜗杆类型的选择 选择普通圆柱蜗杆传动（阿基米德蜗杆 ） 轮蜗杆材料的选择及精度的选择 杆材料及精度的选择 蜗杆 40面高淬火， 5545齿面粗糙度 。 轮材料及精度的选择 蜗轮材料 度较低，金属模浇铸并进行发黑处理，许用接触应力45 ，精度 88 8 级。 接触强度确定主要参数及尺寸 因工作载荷较稳定，故取载荷分布不均匀系数 1K； 载荷均匀，无冲击，使用系数 K ； 可倾式夹层锅的设计 - 9 - 转速不高，冲击不大，可取动载系数 K； 则载荷系数 。 蜗杆传动效率：暂取传动比 40i ，则 0 i 蜗轮角速度： 201022 蜗轮转速： m 21060260 22 因为载荷稳定故在使用寿命内蜗轮循环次数： 小时62 0536060 查表得寿命系数： M P 245 蜗轮转矩，当锅体倾斜角度为 90时，蜗轮所受转矩 取齿数 11Z ， 505012 Z 闭式传动接触强度计算： 50001500023m a 初取 0,5 31 则： 5 055022 标准中心距 50250502121 21 查表取 53,4,50,5,1 6 0 211 齿轮变位系数 x 则 6 555322 查表得蜗杆直径系数 101 度圆柱导程角 53107 动效率的计算 可倾式夹层锅的设计 - 10 - 蜗杆角速度： 2204021 滑动速度： 查表得蜗杆传动的当量摩擦角 2v取轴承效率与搅油效率乘积 啮合效率 3107t an t v 蜗杆传动总效率 平衡计算 由减速器装配图估算，散热的计算面积 2m : 21 式中： 1A 2m ； 2A A 计算表面的加强筋和凸座的表面及装在金属底座或框架上的箱体底面积 2m 5109 因通风良好，取传热系数 2/15 热平衡时润滑油的温度为： a 0 低于润滑油允许的工作温度，一般润滑油温度应小于 C9075 ，不需要采取其他冷却措施。当油温过高时可采取强制冷却方式，如果蜗杆轴端装风扇或在油池内加蛇形冷却水管，采用循环油润 滑等。 杆，蜗轮的其他主要尺寸 可倾式夹层锅的设计 - 11 - 齿顶高： 1,5 21 分度圆直径： 052502 111 21 齿根高： 21 齿根圆直径： 862502 111 F 22 蜗杆齿宽： 1 ，取 001 蜗轮外径： 8 5512 8 02122 蜗轮咽喉母圆半径： 2 蜗轮齿宽： 蜗杆轴向齿距： 蜗杆导程 : 蜗轮所受最大切向力： 5 5102 6 5 322 32 212 蜗轮所受最大圆心力： 753107t a 5 5t a 蜗杆所受最大转矩： 321 31050 1 121 杆总体尺寸 可倾式夹层锅的设计 - 12 - 可倾式夹层锅的设计 - 13 - 430t a 021 a 蜗杆尺寸示意图 可倾式夹层锅的设计 - 14 - 4 只有 0l 就能保证手轮与外外锅体不接触 倾倒物料时能保证不与外锅体与圆柱壳体接触。 387 10 378 10 取 75 80 手轮不与支架接触 可倾式夹层锅的设计 - 15 - 5 手 轮 轮材料选择 使用灰铸铁 服强度00，抗拉强度75.,工件表面涂漆防锈。 蜗杆所受最大转矩： a m a xm a a xm a 2 5 0075 手轮在蜗杆的端面上用 86B 型轴端挡圈（选定轴径 140 d 的轴端挡圈） 轮加工时的技术要求 1、铸件应进时效处理 2、键槽先浇铸成形，再经拉削可加工。 可倾式夹层锅的设计 - 16 - 6 键 接蜗轮的键 的型号选择 选择普通平键 096 连接的强度校核 键受到挤压应力 : 2 0 82121 B 型平键 0 . p 对铸钢零件 ;取 80 M P 33 M 8 0 强度符合要求 对于固定进气管 ,固定蜗杆等其他支架零件都用一般工程铸钢 服强度 40 ,抗拉强度 40 接手轮与蜗杆的键 可倾式夹层锅的设计 - 17 - 的型号选择 选择普通平键： 79 B 型 联接的强度校核 键受到的挤压应力： 2T 传递的转轴，蜗杆所受的最大转矩 a x 蜗杆D 轴的直径， 0 K 键与轮毂的接触高度， l 键的工作长度， 0 P 键联接的许用挤压应力，对铸钢零件，取 50M P 33 M P a 5 075 强度符合要求 对于固定进气管、固定蜗杆铁块、楔形块、都用灰铸铁 轴、蜗轮、蜗杆之外，其他零件都作涂漆防锈处理。 可倾式夹层锅的设计 - 18 - 7 轴 材料的选择 所选材料为合金结构钢 2于腐蚀条件下工作的轴），热处理调质硬度248197空心轴内径要求为 00 ，抗拉强度 60 ，屈服强度50 ，弯曲疲劳极限 ，扭剪疲劳极限 ，用于在腐蚀条件下工作的轴。 的相 关分析 轴的结构与许多因素有关，如轴上零件的布置核固定方式，轴上作用力的大小和分布情况，轴承类型和位置，轴的加工和装配工艺等。设计轴的结构时应使轴的受力合理，避免或减轻应力集中，要求工艺性好，并使轴上零件定位可靠，装拆方便。 轴上零件的各种轴向固定方式有很多种，轴上零件的周向固定方式，可根据传递的转矩和运动，以及对种精度要求等，采用键，花键，过盈配合，圆销或紧定螺钉等。在此处蜗轮与轴的连接是采用键连接 (手轮与蜗轮的连接也是键连接）。 算轴的直径 在蜗轮蜗杆使锅体倾斜时，轴受 弯矩和转矩作用，且在锅体倾斜 90 度时受到转矩最大。 按转矩初后轴的直径由轴的直径计算公式 式中： r/ 锅轮 取 M P 04 5 空心轴内直径 0d 与外直径 d 之比，对实心轴 0r ，在此取 5.0r 9549 22 2T 体倾斜 90时，最大转矩： 034m a 7 4 9 3 可倾式夹层锅的设计 - 19 - 取支架与锅 体之间轴颈长度为 外径为 0 轴支承力及弯矩图 支承力的计算 选择 开型径向滑动轴承座， 0 ， 02 ，轴与蜗轮时的配合长度为 轴与轴承的配合长度为 固定蜗轮的轴肩宽为 轴肩与轴承的间距为 固定蜗轮的规格为 88858 圆螺母止动垫圈与轴的配合长度为用于连接 进气管的螺母为 螺母与圆螺母止动垫圈间距为 外层锅与两端轴承间距为 两轴承间距为 4 4 6502 。 矩图 可倾式夹层锅的设计 - 20 - 联立下面两式： 可倾式夹层锅的设计 - 21 - 002002 得： 0022 得： H 3 52 0 5 0 71 0 4 0 1 1 2 5 522 334 核轴的疲劳强度 截面 I 右侧 对截面 I 右侧有： - 22 - 抗弯截面模量： 34343224042 抗扭截面模量： 3432 11775116 t 弯曲应力幅： M P ；弯曲平均应力： 0m 扭应力幅： M P 7 7 52 32 扭剪平均应力： 表面质量系数：精车 绝对尺寸影响系数：合金钢 ， 扭剪强度极限： M P 9 66 6 寿命系数： 1限寿命 ) 由圆 角引起应力集中系数： r 时， K , K 02 9 511 61 7 011 载荷和应力计算不够精确，材质均匀，取 符合要求 可倾式夹层锅的设计 - 23 - 核I 截面 校核I 有： 00010016421281 34343 1 5 2 01 0 0 11 0 0 011 0 0 032132 弯曲应力幅： M P 0m扭应力幅： M P a 1 5 2 02 32 9 符合要求 核 I 截面，由键槽引起的应力集中 试选择普通平键 型 抗弯截面模量： 可倾式夹层锅的设计 - 24 - 3243243 6 8402 抗扭截面模量： 3243 8 5 87 7 弯曲应力幅： 0 d , 0m 扭应力幅： M P 8 5 62 32 9 由键槽引起的应力集中系数， K, 削 1 绝对尺寸影响系数： ， 扭剪强度极限： M P 9 66 6 寿命系数： 1I 截面只受转矩作用，不受弯矩作用， 只须考虑转矩作用的安全系数。 61 7 011 符合要求 由以上三危险截面计算结果表面轴的疲劳强度足够 可倾式夹层锅的设计 - 25 - 的刚度校核 （轴的整合图） 当量直径 作用力0020220502 作用力 2F 当量轴的截面惯性矩 442 3 0 6 6 4 164 5064 444 1 7 4 2 6 864 算(取轴材料的弹性模量 ) 查表 I 6 20 可倾式夹层锅的设计 - 26 - 174 2 04020201960 55 ra 1 7 4 2 6 7402013 0 6 6 4 6 0525 算截面 63 2222200 401 7 4 2 6 7403 0 6 6 4 0201 9 6 0 522522 I 3 22220 1 7 4 2 6 72086403 0 6 6 4 0201 9 6 0 52522 查表对安装蜗轮的轴 0 2 轮处的许用转角 轴的挠度与偏转角均在许用值内，刚度足够 的扭转刚度 校核 单位长度扭转角： 可倾式夹层锅的设计 - 27 - 弯弹性模量，取 2205 0 332 44444 对一般传动 m/1 符合要求 术要求 1、两端轴颈通过焊接外层锅体连接，保证焊接的气密性。 2、空心轴内孔由浇铸成形。 3、轴与轴承的配合采用基孔制 可倾式夹层锅的设计 - 28 - 8 支 架 倾斜式夹层锅整机图示 架 1， 2 受力图 三角支架受力结构图 1 2 3 可倾式夹层锅的设计 - 29 - A 1 . 2 受 力 架材料选择 两三角支架及两三角支架之间的连杆材料选择一般工程用铸钢 涂漆 防锈，则抗拉强度 70 ,屈服强度 10 。 架受力分析 30c 00 ，重力为 G 0 ，重力 , 可倾式夹层锅的设计 - 30 - 730c o 9 01 9 6 01 抗拉强度F 11载荷计算不精 确 ,材质均匀 ,取 S=3 1A 211 0 7 横截面积 22 取 021 ， 21 取 支架 长度为 0 0 0321 三角支架高度为 H, 需满足 002 o s 架 3 架 3 的受力图，截面图 架的相关计算 i M 2 66可倾式夹层锅的设计 - 31 - 8.1s 32 取支架 3横截面的宽度 0321 厚度 23 三角支架之间的连杆 4 杆受力图 杆相关计算 ,0连杆所受拉力为： 连杆所受拉应力为： 3S 连杆横截面积： 0 5 取 ，连杆长度 0 4 02021 0 0 020 可倾式夹层锅的设计 - 32 - 9 开型径向滑动轴承 2040 对开型径向滑动轴承校核 瓦材料的选择 选取灰铸铁 50,并涂漆防锈，施用压强 ， , 2强校核 由径向滑动轴承的验算计算公式 M m a N) d p A 24 2222m a x B 222m a x A,B 两轴承中所受最大径向载荷为 B 点 d、 0 , 0 M P 24 压强符合要求 核 由径向滑动轴承的验算公式对 1 9 1 0 0N） r/ 许用值 201022 ， m 012 2 轴承 2/ 1 00 3 可倾式夹层锅的设计 - 33 - 合要求 度校核 由径向滑动轴 承的验算计算公式中的速度校核公式： 100060 有 0 060 0 060 63 v 符合要求 术要求 铸件底座内孔经表面渗碳 处理，减少配合表面转动时的磨损，并涂漆防锈。每班工作前，通过上端进油孔添加润滑油。 可倾式夹层锅的设计 - 34 - 10 螺栓 向滑动轴承的 4 个螺栓 栓组结构设计 轴如图所示结构，螺栓数 2z ，对称布置，采用铰制孔用螺栓 径向滑动轴承的 4个螺栓受力图 栓受力分析 螺栓所受横向力 : 272 55221 B 受转矩作用螺栓的工作剪力为： 2 a x21 螺栓 1， 2所受总载荷： 1 91 3 0 9 9 6 5 2 2 7 22212121 栓材料选则，及螺栓直径的确定 1）选则材料为 的螺栓。 底台的厚度为 0 。 屈服极限为 00 ，抗拉强度为 00 ； 可倾式夹层锅的设计 - 35 - 取静载下的安全系数 5.2以螺栓材料的许用应力为 M P aS 0 取 S ，许用挤压强度 M P 0 2） 确定螺栓直径 螺栓危险截面直径 s d 1 9 63 按粗牙 普通螺 纹标准 （ 选 用螺纹 直径 0 （螺纹 小径 径 d ，螺距 ） 定蜗杆的 2 根支架（安装在三角支架上）的 8 个螺栓 栓组结构设计 支架采用如图所示结构，螺栓数4z，对称布置，采用饺制孔用螺栓 栓受力分析 1)轴向力： 51 可倾式夹层锅的设计 - 36 - 垂直横向力： 72121 1 蜗杆对 32121 1 蜗杆对点的转矩： 11 2)受转矩作用 受力最大螺栓的工作剪力为： 7 0 8m a x 3）螺栓 1， 2受力最大，所受总载荷为： 2m a a 12145c o o 2 4）确定螺栓直径 选择螺栓材料为 的螺栓，屈服极限为 00，抗校强度00 ， 取 静载 下的 安全 系数 5.2 所 以 螺栓 材料 的许 用应 力 为 M P 0 。 取 1.1用挤压压强 : M P aS 0 螺栓危险截面直径： d 15 7 按粗牙普通螺纹标准（ 81） ，选用螺栓公称直径 ，螺栓小径 ，螺距 ，中径 可倾式夹层锅的设计 - 37 - 定进气管支架的螺栓 栓组结构设计 采用如图所示结构，螺栓数 2z ，对称布置，采铰制孔用螺栓 栓受力分析 受转矩作用，螺栓 1， 2所受工作剪力为： 63 222212m a 螺栓 1， 2所受横向总载荷： 选用螺栓材 料 的 螺栓， 屈服 极限 00 ，抗校 强度00 ，取静载下的安全系数 5.2所以螺栓材料的许用应力为： M P 0 ， 取 6.1用挤压强度： 0 螺栓危险截面直径： 可倾式夹层锅的设计 - 38 - 1102 0 62 按粗牙普通螺纹标准（ 81）， (选用螺纹公称直径 ，螺纹小径 ，螺距 ，中径 可倾式夹层锅的设计 - 39 - 11 锅体隔热层 隔热层用高温粘接剂粘贴在夹层
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