AutocCad课程设计指导书.doc

AutoCAD课程设计指导书 主编 郭静 参编 龚梅适用专业：热能与动力工程城市建设与安全工程系2010-12目录一.课程设计指导思想1二.电阻炉的基本原理1三.间接作用电阻炉的炉型结构的选择1四.电阻炉的设计计算11.炉膛尺寸的计算12.安装功率的计算23.安装功率的分配24.砌体设计35.电热元件的设计4五.AutoCad制图81.模型空间制图82.图纸设定8六.设计例子8七.课程设计时间安排10八.基本参考书111AutoCAD课程设计指导书一. 课程设计指导思想本次课程设计皆在帮助学生进一步掌握AutoCAD的基本命令和画图的基本步骤及方法，同时也让学生开始涉及本专业的基础知识，并为AutoCAD在本专业的应用打下基础。二. 电阻炉的基本原理具有一定电阻的导体和电源连接，电流通过导体电阻的作用将电能转换为热能将物体加热的一种电炉。按照电流是否通过物料本身，电阻炉可分为直接作用电阻炉和间接作用电阻炉。a. 直接作用电阻炉在直接作用电阻炉中，物料直接与电源连接，电能由工业电网经接触器送到降压变压器的原级，由次级出来的低电压电流通过短网通到电极，然后流过物料本身，这种由物料本身的电阻作用，把电能转变为热能，把物料自身加热，这种炉子称为直接作用电阻炉。b. 间接作用电阻炉间接作用电阻炉中，物料不直接与电源连接，而是电热体与电源连接，电热体是另外加的电阻元件，电热体的材料可以是金属，也可以是非金属，由电热体来完成电热转换，然后电热体产生的热能通过传热作用传给物料，使物料加热到要求的温度。本设计的电炉是间接作用电阻炉三. 间接作用电阻炉的炉型结构的选择可分为：室式电阻炉、台车式电阻炉、井式电阻炉、推杆式电阻炉、立式电阻炉。四. 电阻炉的设计计算1. 炉膛尺寸的计算室式及台车式电阻炉的炉底面积根据一次装入炉内的工件和夹具所占的炉底面积来确定，工件与炉墙电热元件隔砖间，工件与台车边缘间留有50100毫米，工件与炉口的边缘留有200毫米左右的距离。当不能以某种典型工件为基础确定炉底面积时，可参照下式计算式中：G-一次装炉的工件及夹具重量（公斤）； P-炉子生产率（公斤/米2时），见表1； -工件在炉内的加热时间（小时） K-炉底面积利用系数，通常为0.60.8。炉底的长度L与炉底的宽度B之比为2：1左右，炉膛高度一般取炉宽的0.50.85倍。2. 安装功率的计算安装功率是指炉内的电热元件在单位时间内应具有的最大加热功率。周期式电阻炉以加热段所需的功率作为炉子的安装功率；连续式电阻炉则应按各区段供热情况分区确定安装功率。安装功率的计算方法分为热平衡法与指标算法两种。本课程设计采用指标计算法。根据炉膛容积V可按表2所列公式计算安装功率N，或直接查图1。表1 热处理炉的炉子生产率（公斤/米2时）炉型类别室式炉台车式炉推杆式炉辐射管炉或带搅拌器的罐式炉锻件正火110120120150150200-铸钢件正火80140100160120180-锻件退火（合金钢）406050705070-铸钢件退火355040604060-可锻铸铁快速退火2030253025304550碳钢淬火100120-150180120150合金钢淬火80100-120140110130高温回火70907090100120100120固体渗碳101210121015-气体渗碳-3045高锰钢淬火4550-5065-表2 炉膛容积与安装功率的关系最高工作温度（）根据炉膛容积V计算安装功率N（千瓦）单位炉膛面积功率（千瓦/米2）1200152010001015700610400473. 安装功率的分配为了保证炉温均匀、提高炉膛容积的利用率，炉子的安装功率应根据炉膛各部位的供热情况合理分配，而不能单纯炉膛内表面积平均分配。这里以室式、台车式电阻炉为例进行说明。炉膛长度小于1米的室式炉，可考虑在某一炉膛部位增加或减少功率；对于大型室式炉及台车式炉，除尽可能在炉门布置一定量的功率外，在靠近炉口部位（约占炉底长度的1/31/4）应将单位炉墙内表面热负荷较其他部位的热负荷提高1525%左右；对炉膛较长的炉子尚应将炉门和靠近炉口部位的电热元件组成一组，单独控制温度。炉膛底部的电热元件，因有炉底板遮盖，为避免电热元件温度过高，炉底单位面积的热负荷要比炉墙的单位面积热负荷低一些。图1 安装功率计算图表4. 砌体设计（1） 炉墙组成为了减少炉墙蓄热，缩短炉子升温时间，电阻炉的炉墙组成多采用轻质耐火粘土砖和各种性能优良的绝热材料。高温电阻炉的砌体寿命可达3万小时左右；中温电阻炉的砌体寿命达5万小时左右。表3 为不同炉温时电阻炉的炉墙组成，供设计中参考。（2） 砌体设计中应注意的问题A 井式电阻炉炉口，需要承受工作及吊具的全部重量。又是温度变化较多的部位，砌炉口用的砖采用强度高、热稳定性好的耐火材料；B 炉膛搁电热元件用的搁砖，应采用重度较大的耐火粘土砖。搁铁铬铝电热元件时。则应采用高铝砖。C 当炉底板用大型耐火制品时，应采用强度高、导热性能好的耐火材料，如碳化硅、刚玉、高铝制品等。炉底板边沿的砖每隔一定距离应留有缺口。支撑炉底板的耐火砖之间应留有空隙，以使炉膛与炉底沟槽、以及置放电热元件的沟槽之间彼此连通，便于空气对流，以免炉底温度过高。D 为使炉底具有一定的强度，并提高其绝热的性能，炉底绝热层用的硅藻土砖可砌成网格型，在格孔内填充优质粉状绝热材料；E 热电偶、电热元件引出棒等所用的一切炉墙孔洞，在热电偶和引出棒安装后均需用石棉或矿渣棉等填塞，以保持炉子密封；F 耐火材料与泥浆种类、砖缝大小，膨胀缝大小及其留法，参照有关设计资料。G 拱顶及拱的中心角度可参照表4。表3 不同炉温下的炉墙组成参考表表4拱顶厚度及拱的中心角度选用表拱顶跨度（米）所处最高温度（）拱顶厚度（毫米）拱的中心角度适用范围1.044100011360除炉膛拱顶外0.582.985023060炉膛和各种炉口拱顶3.0163.944100023060炉膛和各种炉口拱顶3.944100030090炉膛和各种炉口拱顶3.0166.96100030090炉膛和各种炉口拱顶5. 电热元件的设计电热元件主要分为金属和非金属，常用的有镍铬合金、铁铬铝合金和碳化硅等。这里主要介绍一下金属电热体的设计。（1） 计算公式电热体的尺寸按表7所列顺序进行计算：按表7算出电热体尺寸与每项长度后，再根据表6算出不同结构形式的电热体的具体尺寸。螺旋线电热体尺寸：A. 每圈螺旋线长度 （毫米）B. 每相电热元件的圈数 C螺旋节距 （毫米）式中：D-螺旋平均直径（毫米）； Ll-螺旋线长度，即炉内安装每相螺旋线的总长度（毫米）。波形线电热体尺寸：A 每一波纹长度 （毫米）B 波形线波距 （毫米）式中：H-波纹高度（毫米）； h-波纹弧高（毫米）； Lb-波形线长度，即炉内安装每项波形线的总长度（毫米）。波形带电热体尺寸：A 每一波纹长度 （毫米）B 每项电热体波纹数 C 波形带波距 （毫米）式中：H-波纹高度（毫米）； r-波纹弯曲半径（毫米）； Lb-波纹带长度，即炉内安装每项波形带的长度（毫米）。表5 常用电热元件材料不同温度下的电阻系数表6 几种电热元件的结构尺寸表7 电热体尺寸计算表计算参数联接方式星形Y三角形相功率（千瓦）相电压（伏）相电流（安）线电流（安）相电阻（欧）20时相电阻（欧）计算参数截面形状电阻丝电阻带截面尺寸（毫米）式中每相长度（米）截面积（毫米2）每相元件重量（公斤）实际单位表面功率（瓦/厘米2）五. AutoCad制图1. 模型空间制图按照计算设计电阻炉的尺寸、炉墙尺寸、电热体在炉内的布置尺寸用AutoCad在模型空间绘制图。2. 图纸设定A在绘图区的下边，有一条“模型”“布局1”“布局2”的分页条，在“布局1”上面按下鼠标的右键，在弹出的菜单中选择“来自样板（T）”，在文件窗口选择Gb_a2-Named Plot Styles.dwt文件，该图为国标A2，按下“打开”按钮，此时出现“GbA2标题栏”新布局，该布局出现在绘图区下边的选项卡上；B整理新布局选择“GbA2标题栏”选项卡，进入新布局，此时在该布局中已经存在一个布满图纸的视口，创建需要的视口，但是还要使用现在的A2标题栏。*在图纸空间状态下，将“图框-视口”图层解锁；*在图纸空间状态下，选中标题栏块，采用Explode命令将之打碎；*在图纸空间状态下，选中已经存在的布满图纸的视口（选择其边界），删除它（Erase）;此时得到一个没有视口，但有A2图框的布局。C创建视口 在图纸空间状态下，绘制两个封闭的矩形。D创建各个视图在图纸空间下输入下列命令：命令：-vports指定视口的角点或开(ON）/关(OFF)/布满(F)/消隐出图(H)/锁定(L)/对象(O)/多边形(P)/恢复(R)/2/3/4)：o选择第一个矩形下面调整视口的显示比例和显示位置。在第一个矩形内部双击鼠标左键，进入该视口的模型空间。然后使用pan命令将图形拖到视口中央位置，输入下列命令：命令：zoom指定窗口角点，输入因子（nX或nXP）E隐藏视口边界，加入指引标注和框选区域*隐藏视口边界：创建一个新层，名为“图框边界”，然后选择两个视口的边界的边界，将它们的层转换到“图框边界”图层，最后关闭“图框边界”；*加上引出线和各个视图下面的说明文字（如图名和比例等）。六. 设计例子某钢铁公司高线车间需要热处理（850）150mm轧机用轧辊，轧辊总长度为400mm，要求小时生产率为500kg左右，每次热处理时间为2小时，根据实际情况设计一台室式电加热电阻炉。解：每根轧辊的重量为：装入量为：G=5002=1000kg一次装入工件数为：工件在炉底中排列为双排，每排10根，工件间间隙为50mm，工件与台车边缘间隙为50mm，与炉口边缘为200mm。炉长：L=200+50+509+15010=2200mm炉宽：B=50+50+50+4002=950mm炉高：H=B0.85=9500.85=807.5mm，取800mm炉膛容积：V=2.20.950.8=1.672m2安裝功率：取N=120千瓦因为工作温度为850，0Gr25Al5螺旋线电热元件，星形接法，供电线路电压380伏。相功率：相电压：相电阻：由表5，炉温850时电热元件温度为1000，元件的电阻系数t=1.506欧毫米/。电热元件允许的单位表面负荷选定为：Wy=1.6瓦/厘米2由表7，电热元件的直径为 10.8mm取d=11mm电阻丝长度：电热元件实际单位表面负荷 瓦/厘米2（2d，合适)炉底：采用耐热钢底板，令炉底一相电热元件的单位表面负荷降低20%，则 Wy=1.6(1-0.2)=1.28瓦/厘米2电热元件的直径为 11.65mm取d=12mm电阻丝长度：电热元件实际单位表面负荷 瓦/厘米2（2d，合适)砌体材料选择：炉墙和炉顶采用三层，轻质耐火粘土砖115mm、硅藻土砖115mm、膨胀珍珠岩70mm，炉底采用高铝砖115mm