机械毕业设计（论文）-真空加热式高效净油机设计【全套图纸三维】 .pdf

重庆理工大学毕业论文真空加热式高效净油机设计 编号 毕 业 设 计（论文） 题目 真空加热式高效净油机设计 二级学院 机械工程学院 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 109040202 学生姓名 学号 指导教师 职称 时 间 重庆理工大学毕业论文真空加热式高效净油机设计 目 录 摘 要 abstract 1 绪论1 1.1 本课题的目的和意义1 1.2 净油机工作原理及分析1 1.3 净油机发展现状2 1.4grj-50 高效净油机简介3 2 真空净油机的工作原理简介4 2.1 真空净油机净油原理概述4 2.2 真空净油机工艺流程概述4 3 总体方案设计6 3.1 真空净油机草图方案6 3.2 真空净油机设计要求6 3.3 真空罐草图设计说明7 3.4 油泵方案选择9 3.5 真空泵选择方案 10 3.6 风冷器选择方案 11 3.7 缓冲器设计说明 12 3.8 凝水器设计说明 12 3.9 氮气发生器选择方案 13 3.10 电控柜设计说明13 重庆理工大学毕业论文真空加热式高效净油机设计 4 过滤加热装置的设计 15 4.1 进油过滤器设计说明 15 4.2 精滤器设计说明 15 4.3 加热器设计说明 16 4.4 真空罐最终设计说明 17 5 净油机机架设计 20 6 管路设计 21 7 法兰盘设计 23 8 阀门设计 24 9 净油机三维装配设计 25 10 净油机工程图设计29 11结论 30 致谢 31 参考文献 32 重庆理工大学毕业论文真空加热式高效净油机设计 i 摘 要 凡是有机器运转的地方，都能看到润滑油的身影。这是由于在机器里加入润 滑油可以起到润滑、冷却、防锈、清洁、密封、缓冲、散热等作用。然而，在使 用过程中， 由于种种原因导致润滑油混入各种杂质， 使油液失效， 导致机器故障， 造成经济损失。 故尔，润滑油必须经过净化处理才能使用。本文针对润滑油中混入的水分进 行提纯，在现有真空净油机的基础上，设计一款真空净油机，将完成总体方案设 计、过滤加热装置设计、三模建模以及绘制工程图等工作。 关键词：真空净油机 设计 三维 全套图纸，加 153893706 重庆理工大学毕业论文真空加热式高效净油机设计 ii abstract where the place of the machinery, you can see the figure of lubricating oil. this is because the machine can add lubricating oil in the lubricating, cooling, antirust, clean, seal, buffer, heat dissipation, etc. in use process, however, for various reasons result in lubricating oil mixed with a variety of impurities, disable oil, lead to malfunction and cause economic losses. therefore, should only be used lubricating oil must undergo purification treatment. lubricating oil mixed with water in the purification, the author of this paper, on the basis of the existing vacuum oil purifier, design a vacuum oil purifier, will complete the overall scheme design, filtering, heating equipment design, three- dimensionaland drawing engineering drawings, etc. key words: vacuum oil purifierdesignthree- dimensional 重庆理工大学毕业论文真空加热式高效净油机设计 iii 重庆理工大学毕业论文真空加热式高效净油机设计 1 1 绪论 1.1 本课题的目的和意义 世界的发展离不开机器的运转，机器的运转离不开机油的润滑。在机器的摩 擦面加入润滑油不仅可以降低摩擦，减轻磨损，保护零件不遭锈蚀，而且在采用 循环润滑时还能起到散热降温的作用，并且润滑油杂质越少，效果就越好。正因 为如此， 润滑油的提纯工作就显得格外重要。 然而不管是从石油中提炼的润滑油， 还是从收集的废油提炼的润滑油都含有大量的杂质，这是不能直接使用的，必须 经过专门的机器的提纯才能使用。这种机器称之为滤油机或净油机（图 1） 。 自润滑油诞生之日起，润滑油就被广泛的应用在机械领域内。随着社会不断 的发展，润滑油的需求也以令人吃惊的速度增长。然而，润滑油最重要的来源 石油， 却面临着枯竭的危机。 润滑油在使用过程中， 除了少部分由于挥发、 氧化、 泄露外，大部分仍留在机械设备中。另一方面，油液会混入杂质，如水分、砂子、 尘土、锈渣、碳粒及内部金属磨损颗粒、油品氧化产物，也会降低油的粘度、抗 泡沫性，破坏油膜、增大摩擦，磨损设备机件，甚至出现严重事故。根据一份调 查显示：机械设备失效的 70-85是由润滑油污染引起的。国内油液污染更为 严重，我国仅机械行业每年排放的废润滑油就达数亿吨1。因此，净油机便应运 而生，这不仅实现了废物利用，还从一定程度上缓解了能源危机，减少了环境污 染。 1.2 净油机工作原理及分析2 目前常用的净油原理有以下 7 种。 1.2.1 重力沉降原理 该原理主要用以除去油中比重较大、颗粒较大的杂质，以及在进水很严重的 情况下作粗净化，必须要有其它净化方法作为补充净化措施。 1.2.2 压力过滤原理 该原理也称机械过滤原理。即传统的板框式压力过滤机，它利用油泵压力在 滤纸两面形成压差，使废油通过滤纸时，将杂质与水分滤去。但效率低、操作麻 烦、滤纸用量大、成本高、击穿电压提高不明显。脱水能力完全取决于滤纸的干 重庆理工大学毕业论文真空加热式高效净油机设计 2 燥程度，使用前不烘烤，或不勤换滤纸。滤纸将会迅速与油中的含水达到平衡状 态，即出现饱和现象，甚至将水分释放给油渣。 1.2.3 离心分离原理 该原理利用废油中的油、水杂质的比重不同。在高速旋转所产生的离心力作 用下，使油、水、杂质分开达到净化目的。该法对要求不高、含水很重的废透平 油、液压油、机械油可作预处理，效率较高。但它不能除去溶解的水分，并且净 化程度不如压力式过滤机。离心分离机只能作为一种粗滤装置。 1.2.4 真空分离原理 该原理利用油与水存在较大沸点差， 使油在高真空和一定温度下产生雾化或 形成油膜，使水分汽化，脱除油中水分、气体、并滤去杂质。真空净油机的性能、 效率，因结构很多，各不相同。新一代体积、能耗均很小的高效型设备正在逐渐 取代传统真空净油机。 1.2.5 凝聚净化原理 该原理采用特殊过滤塔，以组合细小的、分散的水滴成大水滴，大水滴被阻 留在塔内。经过逐渐汇集，最后落到分离室底部。这种方法主要用于含水较重的 油液。并且一般不作为单独的净化手段使用。 1.2.6 静电分离原理 该原理利用废油流经高压(10 40kv )直流电场时，油中的极性分子，如水、 酸性组分、油泥、大小离子等极性物质将会带电、分极和激励，从而利用电化学 的静电引力，使它们吸附和聚集，把杂质去掉，而纯净的油液不易吸附，在油压 作用下可强行通过电场，从而起到净化目的但该法目前应用还很少，效率偏低， 故障率较高，维修困难。 1.2.7 再生净化原理 再生净化原理又分吸附剂原理和化学再生原理， 吸附剂法包括接触法和渗滤 法。传统的吸附剂法利用活性白土，硅胶等具有较大活性表面的吸附材料，对废 油中的酸性成份、树脂、沥青质，不饱和烃和水等有较强吸附能力的特点，使吸 附剂与废油充分接触，除去有害物质。 1.3 净油机发展现状3 重庆理工大学毕业论文真空加热式高效净油机设计 3 国外净油机发展现状：国外的净油机发展较早，技术先进，占据着大部分净 油机的市场。 国外有名的公司和产品有： 美国颇尔 （pall） 公司 hnp021、 hvp 2703 净油机、thp070 高真空变压器油净化设备、日本加滕（kato）公司 klvc- 8axso- ii 30000 l/h 型全自动净油机、klvc- ax- ia 6000l/h 型带电在线 净油机、瑞典 hering 公司 eok 型净油机、瑞士麦克菲尔（micafil）公司 vh061- e 型净油机等。 国内净油机发展现状：国内净油机制造业现状从产品质量来看，国产净油机 与进口净油机的差距已经在逐步缩小，但自主创新能力缺乏，模仿情况依然普遍 存在。而在价格方面，国产设备仍然要比波尔等进口的低很多。目前国产净油机 在中国油处理、净油设备市场上的占有率已经超过了六成。从市场需求来看，我 国作为机电产品制造大国，净油机的市场有很大的发展潜力，现在净油机行业正 面临着产品的升级，如普通压力式板框净油机将会向高效双级真空净油机发展。 1.4grj-50 型高效净油机简介（图 2） 本次设计的真空净油机以 grj-50 型高效净油机为模板，参照 grj-50 型高效 净油机的工艺流程和设计思路， 设计一款立式高效净油机。 grj-50 型高效净油机 具有以下几个特点：采用先进的大面积混流式油水分离专利技术，脱气脱水效 率高；采用强风冷凝除水，增强了设备输出功率，延长真空泵使用寿命;采 用复合微孔过滤技术，寿命长，可满足各种过滤精度要求;结构紧凑，造型美 观，装拆容易，清洗方便;可提供大流量的、蒸汽加热的，或有特殊要求的油 净化系统。 重庆理工大学毕业论文真空加热式高效净油机设计 4 图 1-真空净油机 图 2-grj-50 型高效净油机 2 真空净油机的工作原理简介 2.1 真空净油机净油原理概述 2.1.1 净油原理 真空净油机利用油与水存在较大沸点差， 使油在高真空和一定温度下产生雾 化或形成油膜，使水分汽化，脱除油中水分、气体并滤去杂质。 2.1.2 真空净油机组件名称（图 3、图 4） 真空净油机组件包括：粗滤器、加热器、真空罐、真空泵、油泵、联轴器、 精滤器、氮气发生器、风冷器、缓冲器、冷凝器、电控柜、阀门、管道、开关、 电线、继电器、机架等。 图 3-净油机正视 图 4-净油机侧视 1- 真空泵 2- 油泵 3- 凝水器 4- 真空阀 5- 缓冲器 6- 风冷器 7- 电控柜 8- 真空罐 9- 观察窗 10- 氮气 发生器 11- 加热器 12- 工具箱 13- 氮气进口阀 14- 油位管 15- 充气阀 16- 出油阀 1 17- 回油 阀 18- 精滤器 19- 进油过滤器 20- 进油阀 21- 出油阀 2 2.2 真空净油机工艺流程概述 本次的设计的立式高效净油机参照 grj- 50 型真空净油机的工艺流程如图 5 所 重庆理工大学毕业论文真空加热式高效净油机设计 5 示：先打开真空泵与真空罐连接的阀门，让真空泵抽走设备中的空气，使整个工 作系统达到预定的真空环境。然后打开进油阀，使润滑油从进油管道流入，通过 粗过滤器（第一次过滤）除去较大（100m 以上）的杂质，流入加热蒸发器，使 润滑油加热到 70左右，进入真空脱水罐（由真空泵抽成真空状态，极限压力 为 0.06mpa）后，水成为气态而润滑油依然保持液态，在真空罐中通过喷淋器、 斜板和氮气的作用使润滑油中的水分充分挥发出来， 真空罐中挥发出的水蒸气通 过冷凝器液化成水排出，而润滑油通过油泵流入精过滤器（第二次过滤，精度在 10m）中，达到标准的润滑油则流出待用，没有达到标准的，则经过内循环让 润滑油从精过滤器流回粗过滤器进行多次脱水净化。 图 5-grj-50 型高效净油机工艺流程图 重庆理工大学毕业论文真空加热式高效净油机设计 6 3 总体方案设计 3.1 真空净油机草图方案（图 6） 通过查阅资料以及参照 grj- 50 型高效净油机，拟定了真空净油机的草图方 案。新设计的净油机保除了留了 grj- 50 净油机的工艺流程和部分组件外，其创 新之处在于将卧式真空罐设计为立式真空罐，使得净油机空间更加宽敞，外观更 加规整。草图中可以看见主要部件的安放位置和管路布局以及整机样式。草图方 案的拟定为组件的设计提供了方向和参照，保证了互相联系的组件间的位置尺 寸、安装尺寸、装配尺寸等。 图 6-净油机草图 1-真空罐 2-加热器 3-粗滤器 4-精滤器 5-油泵 6-真空泵 7-电控柜 8-氮气发生器 9-机 架 10-凝水器 11-风冷器 12-缓冲器 3.2 真空净油机设计要求（表 1） 立式真空净油机设计要求参照 grj-50 型高效净油机的设计指标。该设计指 标是设计真空罐、过滤器、加热器、油泵、真空泵的主要依据，同时为其他组件 的设计打下基础。 重庆理工大学毕业论文真空加热式高效净油机设计 7 表 1 净油机设计指标 类别 名称 主要性能、参数 油水分离系统性能 指标 油中含水量:% 闪点（开口）:c o 油温:c o 0.03 达到该油质量标准要求 20100 真空系统 工作真空度：mpa 抽气速度：l/s - 0.09 15 过滤系统 工作压力:mpa 过滤精度:mm 油中机械杂质:% 0.35 10 0.03 脱氮系统 气体流量：m/h 空气中氧含量:% 00.08 5 3.3 真空罐草图设计说明 真空罐是油液中水蒸气分离的反应容器。 空罐内的水蒸气是以微小的气泡形 式存在的，当温度和真空度条件满足的情况下，水分的蒸发过程同时在润滑油的 表面和内部进行。由于油液处于不断“沸腾”流动的状态，挥发出来的气体被真 空泵抽到冷凝器中冷却，而没有挥发出来的水蒸气，则继续夹杂在润滑油中。真 空罐的脱水效率与温度、工作压力、真空罐内的空气流动性有关，温度越高水蒸 发越快，工作压力越低水蒸发越快，空气流动性越好水蒸发越快。真空罐一般分 为立式真空罐和卧式真空罐，材质一般为不锈钢。本次设计的真空采用立式的， 一方面可以节省空间位置，另一方面可以提升脱水净化效果。 3.3.1 真空罐设计计算 有效厚度设计计算4 根据工作真空度- 0.09mpa，临界压力取mpapcr05. 0=。利用勃莱斯公式： () 3 2 1 2 - = dm e p e cr d m （3- 1） 重庆理工大学毕业论文真空加热式高效净油机设计 8 式中： e d长圆筒的有效厚度c ne -=dd，mm； n d长圆筒的名义厚度，mm； d长圆筒的中间面直径，可近似地取圆筒外径， o dd ，mm； e圆筒材料的弹性模量；对于钢制圆筒mpae 5 102=； m圆筒材料的泊松比，对于钢制圆筒，可近似取3 . 0=m； m稳定系数，我国标准3=m。 取 o dd ， 5 102=e，3 . 0=m，3=m则（3-1）可改为： 3 5 1047. 1 = o e cr d p d （3- 2） 取mmdo600=，利用（3- 2）可得到：mm e 19. 4d， e d取整数 5mm。 计算长度的设计计算 实践证明真空罐的容积一般为公称流量的 35 倍， ，公称流量取 40min/l， 取真空罐容积为 200l。根据真空罐容积公式： hrv 2 p=（3- 3） 将300,200=rv带入公式（3- 3）中可得：mmh71.707=。又考虑到真空 罐内安装网孔板、喷淋器会占用一部分真空罐容积，故取mmh1000=。 外压球壳设计计算 根据外压球壳设计公式： () 2 / ei r b p d =（3- 4） p应大于或等于设计外压力p，p为一个大气压力 0.1mpa。系数b可以 根据压力容器及过程设备设计 ， 43 p图 3- 4 可查得mpab5 .62=将 1 . 0=p， 55 .62= e bd，带入公式（3- 4）中可求得mmri125=，因为 pp 故取 i r= mm150。 由于长圆筒的中间面直径mmdd o 600=， 故mmri450150300=+=。 3.3.2 真空罐草图设计 重庆理工大学毕业论文真空加热式高效净油机设计 9 根据 3.3.1 的计算结果，确定了真空罐的主要参数。可以利用 solidworks 设计出 三维草图（图 7）和 autocad 绘制二维草图（图 8） 。 图 7-真空罐三维草图图 8-真空罐二维草图 3.4 油泵选择方案 油泵为油液提供动力，使油液能完成整个过滤工作。油泵一端口与真空泵相 通，另一端和精滤器相通。油泵是成品，不需要专门设计生产，只要确定了主要 参数5，就可以选择产品。 3.4.1 油泵种类确定 油泵种类的确定：常用的油泵按结构可分为齿轮泵、叶片泵、柱塞泵三种。 齿轮泵用于低压系统，对油液污染不敏感；叶片泵输出流量均匀、脉动小、噪声 小，但吸油特性不太好、对油液污染敏感；柱塞泵容易得到高精度的配合、泄漏 小、容积效率高，和叶片泵一起常用于高压系统中，对油液污染也敏感。由于真 空罐为负压系统且油液有杂质，因此真空净油机选用齿轮泵作为进、排油泵。 3.4.2 油泵参数确定 油泵工作压力的确定：为提高系统的可靠性，延长泵使用寿命，一般真 空净油机中油泵的正常工作压力为泵额定压力的 7080。由于系统在负压 条件下运行工作且没有液压缸及液压马达等执行元件即 p=0 因此油泵的工作压 力应不高于 0.5mpa。 ppap(3- 5) 重庆理工大学毕业论文真空加热式高效净油机设计 10 a p为 0.06mpa,由于没有液压缸等元件， 所以0= p 。 所以 p 定为 2.5mpa。 油泵工作流量的确定:齿轮泵的流量大于系统工作时的最大流量，根据表 可选油泵的流量。 () max qkqp(3- 6) k 为泄露系数为 1.2，min/50 max lq= ，所以： min/90/109 . 0 33 lsmqp= - 。 此次设计选择的油泵型号为 y100l1- 4，功率为 2.2kw，流量为 100sl/， 转速为 1430mimr/，电压为 380v，电流为 5a。 3.4.3 油泵的三维建模 油泵的电机（图 9） 、齿轮泵（图 10） 、联轴器（图 11）均以实物测绘为准建立 三维模型。油泵的确定为真空罐的总体高度和出油管路的参数确定有着重要意 义。 图 9-油泵电机图 10-齿轮泵图 11-凸缘联轴器 3.5 真空泵选择方案 真空泵为真空罐提供工作压力，在低压下油液沸点会降低，保证油液中水蒸 气能够分离。真空泵通过缓冲器、风冷器与真空罐相通。真空泵是成品，不需要 专门设计生产，只要确定了主要参数，就可以选择产品。 3.5.1 真空泵参数方案 真空泵泵体的选择6：真空泵的选择主要依据泵需要抽掉的气体总量，因 真空泵抽气速率决定着真空罐体真空度的大小， 选取时还应当考虑抽气速率应大 重庆理工大学毕业论文真空加热式高效净油机设计 11 于或等于排油泵排量的 12 倍；且能保证在 12min 内将罐体和管道的气体压 力抽 0.06mpa更低。本次设计选择的是 2x- 15a 型旋片式真空泵，抽气速率为 15l/s，功率为 1.5kw，极限压力为 0.06mpa，转速为 470mimr/。 标准大气压下真空泵抽气能力： s=工作真空度真空泵的抽气能力/标准大 气压sl/89. 0101000156000=。 标准大气压下的脱气能力：slss/71. 0343/273 =。 在标准状态下，1 摩尔的水体积为 22.4l，重量为 18g，则脱水能力 hgss/205436004 .22/18 =。 真空泵电机选择：真空泵电机和真空泵泵体是一套机器，只要确定了真空 泵体，就会有配套的电机，无需再设计，这包括带轮、皮带、固定螺栓、防护罩 等。grj- 50 型高效净油机的真空泵电机、皮带、防护罩可以满足要求。 3.5.2 真空泵三维模型 通过 3.5.1 的参数可以设计出真空泵泵体（图 12） 、电机（图 13） 、整机（图 14） ， 为风冷器、凝水器的设计奠定了基础。 图 12-真空泵泵体 图 13-真空泵电机 图 14-真空泵整机 3.6风冷器选择方案 风冷器是为真空罐分离的气体、水分降温，避免温度过高经过真空泵时影响 真空泵的正常工作。 风冷器是成品， 不需要专门设计生产， 只要确定了主要参数， 就可以选择产品。 本次设计选择的冷凝器型号为 ah0608，散热面积为 15 ，风扇电机功率为 重庆理工大学毕业论文真空加热式高效净油机设计 12 90- 120w，风量为 1800m/h。 ，风冷器三维建模见图 15。 图 15-风冷器 图 16-缓冲器 3.7 缓冲器设计说明 缓冲器介于风冷器、真空泵之间，下端连接凝水器。缓冲器由于体积较大， 可以减小气体水分的冲击，使得进入真空泵、凝水器的水分、气体平稳，减少冲 击和振动。 缓冲器不是标准件，可以根据风冷器，真空泵的尺寸大小、位置关系设计缓 冲器尺寸。三维建模见图 16。 3.8 凝水器设计说明 冷凝器是保证真空泵抽出的水蒸汽和轻油可以冷凝成为液体， 选择冷凝器的 主要参数是散热面积。冷凝器与缓冲器相连，冷凝器顶端开口用于排气，底端开 口用于排水，选用原则根据缓冲器的大小和与真空泵的位置关系，其设计尺寸参 照 grj- 50 型净油机冷凝器，开口的位置、大小根据实际情况设计。三维建模见 图 17。 重庆理工大学毕业论文真空加热式高效净油机设计 13 图 17-凝水器图 18-氮气发生器 3.9 氮气发生器选择方案 氮气发生器即富氮脱氧装置，与真空罐底部相连，利用氮气不与油液反应且 互不相容，冲入氮气可以搅拌油液，使油液中水蒸气体充分分离。 氮气发生器的选择根据表一的气体流量: 00.08hm / 3 ，空气中氧含量: 5%。grj- 50 型高效净油机富氮脱氧装置满足工作需求。三维模型见图 18。 3.10 电控柜设计说明 电控柜上装有开关、按钮、继电器、电线、压力表、温度表等元件，可实现 对净油机监控。 电控柜（图 19）的设计根据真空罐和凝水器的高度以及便于操作的原则设 计，电控柜一部分参照 grj- 50 型真空净油机电控柜的设计参数，一部分根据实 际位置关系设计。 重庆理工大学毕业论文真空加热式高效净油机设计 14 图 19-电控柜图 20-进油过滤器滤芯 图 21-进油过滤器罐体 重庆理工大学毕业论文真空加热式高效净油机设计 15 4 过滤加热装置的设计 4.1 进油过滤器设计说明 过滤器可以滤除外部混入或者系统运转中产生的固体杂质，使油液保持清 洁，保证系统工作的可靠性。过滤器的过滤精度用杂质的颗粒大小表示，一般可 分为粗过滤器、普通过滤器、精过滤器和超精过滤器四种，分别是：大于 100m 为粗过滤器，10100m 为普通过滤器，510m 为精过滤器，15m 为超精 过滤器。 过滤器的选择。 选择过滤器时在保证精度的前提下， 通油能力越大越好。 具有足够的通油能力，压力损失小；过滤精度满足要求；滤芯有足够的强 度；滤芯抗腐蚀性好，能在规定温度下长期工作；滤芯更换，清洗及维护方 便7。 4.1.1 滤芯设计说明 进油过滤器滤芯可选择过滤精度可选择 10100m 的普通过滤滤芯，滤芯的尺 寸大小可参照 grj- 50 型高效净油机的进油过滤器滤芯。三维模型见图 20。 4.1.2 罐体设计说明 根据滤芯的大小设计相应的罐体大小，由于精油过滤器与外界相通，其内部压力 为一个大气压，无需特别设计和校核，其外形、尺寸可参照 grj-50 型高效净油 机进油过滤器。三维模型见图 21。 4.2 精滤器设计说明 精滤器是油液最后一道过滤装置，将油液中残余的杂质滤去。精滤器主要由 精滤罐、滤芯组成。 4.2.1 滤芯设计说明 精滤器滤芯可选择过滤精度可选择 510m 的精滤滤芯。滤芯的尺寸大小可参 照 grj- 50 型高效净油机的精滤器滤芯。三维模型见图 22。 重庆理工大学毕业论文真空加热式高效净油机设计 16 图 22-精滤器滤芯 图-23 精滤罐图-24 加热管 4.2.2 罐体设计说明 根据滤芯的大小设计相应的罐体大小，由于精油过滤器与外界相通，其内部 压力为一个大气压，无需特别设计和校核，其外形、尺寸可参照 grj-50 型高效 净油机精滤器。三维模型见图 23。 4.3 加热器设计说明 加热器的确定包含加热温度确定和加热器的计算与选择。加热温度的确定。 正常工作的油温在 80以下，结合饱和蒸汽压与温度的关系，确定真空度为 0.06mpa，此时水的蒸发温度为 70，油液能够保持其性能。因此，油液需要加 热 60 到 70 度。 4.3.1 加热管设计说明 在前面已经知道加热温度为 70左右，计算加热器功率可以利用热功公式 8： h r 60000 tqc w d =（4- 1） c润滑油比热容：)./(20931675kkgj； r油液密度： 3 /900mkg； 重庆理工大学毕业论文真空加热式高效净油机设计 17 q公称流量：l； td一个循环内的温度差：5 10； t加热时间：min6030； h加热效率：6 . 05 . 0。 可取：)./(2000kkgjc =，lq100=，ct o 5=d。 所以， 经计算得kww30=， 考虑到管道和加热器的热损失（20） ，计算得：kw5 .37，取加热功率kww40=。 根据计算可选型号的 bsw- 380/42kw加热管。 4.3.2 加热罐设计说明 在 4.3.1 中已经设计好加热管，根据加热管的尺寸，设计相适应的加热罐， 要考虑与进油过滤器、真空罐的配合。加热罐的厚度、外观均参照 grj-50 型高 效净油机的加热罐，其顶部开口根据实际情况设计。三维模型见图 25。 4.4 真空罐最终设计说明 在 3.3 中只是设计出真空罐草图， 这是由于与真空罐相连的加热器、 风冷器、 氮气发生器、油泵没能确定，无法完成真空罐的外部和内部设计。 4.4.1 真空罐外部设计说明10 根据 3.3 设计真空罐尺寸为mmmm 1300600。通过应力计算来确定材料的 型号。 罐体内压力：n d pf 2 22 107 . 1 4 6 . 014 . 3 06 . 0 4 - = = （4- 2） 罐体外压力：n d pf 4 2 5 2 1083 . 2 4 6 . 014 . 3 10 4 = = p （4-3） 所以真空罐所承受的压力为n 4 1083 . 2 。 因此在计算真空罐应力的时候主要考虑的是大气压对罐体的应力 mpapa pd mpapa pd 6106 1052 6 . 010 2 3103 1054 6 . 010 4 6 3 5 6 3 5 = = = = - - s s d s （4- 4） 重庆理工大学毕业论文真空加热式高效净油机设计 18 由计算可知，真空罐受到的最大应力为 5mpa,远远小于 20 钢的许用应力 ，所以真空罐的厚度合理。 顶端端盖用螺栓与罐体连接，需要 8 个材质 q235 的 m12 的螺栓，下面进行 螺栓的强度校核： 每个螺栓所受的轴向载荷： z f f = 0 （4- 5） 公式中： f 为总载荷，z 为螺栓个数 所以，经计算，每个螺栓所受载荷为：nf3538 8 1083. 2 4 0 = = 螺栓危险截面的拉伸强度条件为： ss= 4 d 3 . 1 2 0 f ca （4- 6） 公式中：d 为螺栓公称直径，kw5 .37为许用应力 经过计算可知： mpapa ca 41104069 4 012. 014 . 3 35383 . 1 4 2 = =s 螺纹连接的许用应力计算： s s s s =（4- 7） 公式中： s s 为屈服极限取 245mpa，s 为安全系数取 54，所以，经计算得 螺纹连接的许用应力为 4961mpa 由于 41mpa 小于 49mpa，故合理。 下面计算螺栓杆的剪切强度： t p t = 4 2 d ff （4- 8） 公式中：f 为摩擦系数取 0.10- 0.16，d 为螺杆公称直径 经计算得mpa25 4 012 . 0 14 . 3 1083 . 2 1 . 0 2 4 = =t 下面计算螺杆的许用剪切应力： t s t s s =（4- 9） 重庆理工大学毕业论文真空加热式高效净油机设计 19 公式中： s s 为屈服极限取 235mpa， t s 为安全系数取 22.5，经过计算得 t=94- 117.5mpa。所以，螺杆的剪切应力也合理。 综上所述：真空罐本体用 20 钢冲压成型，右端盖用螺栓与罐体连接，罐体 外敷 15mm 厚的岩棉保护层，保护层外再设 1mm 厚的不锈钢来保护外壳 在图 26 中，顶部左端开口与泄压阀相连，右端开口与加热器相连。底面管 道高度由电机高度决定。由上往下第二个开口与风冷器相连。第三个突出的螺栓 是固定螺栓。底部左面开口与氮气发生器相连，右面开口与油泵相连，底部和机 架固定。 图 25-加热罐图-26 真空罐外观图-27 喷淋器、网孔板、观察窗 4.4.2 真空罐内部设计说明 内部（图 27）主要是喷淋器、网孔板的设计。喷淋器将油液喷淋成雾状， 利于水分、气体的挥发。网孔板是在网孔处形成油膜，增大挥发面积。真空罐的 喷淋器和斜板选用不锈钢材质。喷淋器焊接在罐体上部，斜板间隔为 100mm，布 置 5 块，在罐体内设置槽口（角度为 o 15） ，用于斜板的固定11。喷淋器、网孔 板均参照 grj-50 型净油机的喷淋器、网孔板。观察窗用于观察真空罐中油液的 高度，以方便通过控制进油阀和出油阀来调节油液高度，位置由喷淋器、网孔板 位置确定。 重庆理工大学毕业论文真空加热式高效净油机设计 20 5 净油机机架设计 净油机机架是固定净油机部件的装置，并使组件保持良好的配合，为净油机 的正常持续运转提供保障。机架的材料可以选择 45 钢，机架的尺寸与外观根据 组件的大小，组件与组件的配合，组件与机架的配合，满足力学要求，利于操作 等确定，部分尺寸参照 grj-50 型高效净油机的机架尺寸。在图 28 中可以看到： 在机架上安装了滚轮、铁板，焊接了凸台、铁条，钻了螺纹孔。当部件在机架上 安装好后就可以设计螺栓、螺帽、管道、阀门等零件。 图 28-机架 重庆理工大学毕业论文真空加热式高效净油机设计 21 6 管路设计 管路设计主要设计管路的直径和厚度，长度根据两组件位置关系来设计。 常见的管道有钢管、铜管、胶管、尼龙管和塑料管等。铜管抗震性差，胶管 用在相互运动的的管道中，而尼龙管不常用，钢管价格便宜安装方便，所以我们 选择钢管作为本次设计的净油机管道12。管道直径的确定： v q d63. 4= (6-1) q为公称流量 v为管道流速一般取sm/5 . 25 . 1。计算得出管道直径为： mmd33 2 100 63 . 4 = 。由于进油管道在真空负压下，油液流速较快，所以进油 管道一般小于或者等于出油管道， 故此本次设计的进油管道通径为 35mm， 外径 为 40mm（图 29）， 壁厚为 2.5mm。 出油管道通径为 40mm， 外径为 45mm（30）， 壁厚为 2.5mm，材料为 20 钢。管道与管道间，管道与油泵间，均采用法兰盘连 接，法兰盘的具体尺寸根据查表可得。管道的校核： d s pd 2 (6-2) p为工作压力，d为管道内径，s为钢管许用应力。对于钢管： ssbs/=(6-3) sb为 抗 拉 强 度 ，s为 安 全 系 数 。 查 表 得mpasbs410, 8= ，所 以 mpas25.51=。 进油管厚度校核：5 . 202. 0 25.512 3506. 0 = =d 故管道设计合理。由于出油管 道在常压下工作，不需要校核。 重庆理工大学毕业论文真空加热式高效净油机设计 22 图 29-外径 40 管道图 30-外径 45 管道 重庆理工大学毕业论文真空加热式高效净油机设计 23 7 法兰盘设计 法兰主要是用来连接管道，属于标准件，一般成对安装使用。根据设计中管 道的尺寸选择法兰盘的尺寸，所以此次选择的法兰盘有两种，一种安装在管径为 40mm 的管道中，另外一种安装在管径为 30mm 的管道中。公称直径 45mm（图 31） 的法兰盘需要 4 颗 m14 的螺栓连接，公称直径 35mm（图 32）的法兰盘需要 4 颗 m12 的螺栓连接13。 为了达到更好的密封环境， 可在两个法兰盘之间加上密封垫。 图 31-dn45 法兰盘图 32-dn35 法兰盘图 33-闸阀 重庆理工大学毕业论文真空加热式高效净油机设计 24 8 阀门设计 在本次的设计当中共有 2 类阀门，9 个阀门。一类是闸阀（图 33） ，一类是 球阀（图 34） 。闸阀可以调节流量大小，如进油阀、卸油阀、出油阀 1、出油阀 2、充气阀、凝水阀。球阀可以实现管路间的瞬时通断，如氮气进口阀、回油阀、 泄气阀。阀门种类的选择与具体要求有关，阀门的大小与管径有关。出油、出气 管道可选内径为 35mm 的阀门，进油进气可选内径为 40mm 的阀门。为了使净油机 能正常工作往往需要通过调节油液或气体、水分的大小或通断。进出油口、真空 罐氮气入口、卸油口、凝水口由于行程太长，反馈较慢，需要循序渐进调节，所 以选择闸阀。氮气进气口、回油口、卸气口行程较短，反馈迅速，需要瞬时调节， 所以选择球阀。 图 34-球阀 图 35-净油机一部分配合 重庆理工大学毕业论文真空加热式高效净油机设计 25 9 净油机三维装配设计 装配图14是建立在零件三维图的基础之上的，导入之前设计好的真空罐、 真空泵、油泵、氮气发生器、加热器、精滤器、进油过滤器、风冷器、凝水器、 缓冲器、电控柜、机架、阀门、螺栓、螺母、管道等组件。配合（图 35）完毕 后，可以直观的观察真空净油机的正视图（图 36） 、左视图（图 37） 、右视图（图 38） 、后视图（图 39） 、俯视图（图 40） 、等轴测视图（图 41） 、线架图（图 42） 等。三维图装配图为后面二维图的绘制打下了基础。 图 36-真空净油机左视图 图 37-真空净油机左视图 重庆理工大学毕业论文真空加热式高效净油机设计 26 图 38-真空净油机右视图 图