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固定式夹层锅整体结构设计【优秀含17张CAD图纸+全套机械毕业设计】

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proe零件图

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关键词：: 固定夹层整体总体结构设计优秀优良 17 cad 图纸全套机械毕业设计

资源描述：

!【详情如下】CAD图纸+word设计说明书.doc[8500字，33页]【需要咨询购买全套设计请加QQ97666224】.bat

A2锅体.dwg

A3内层锅.dwg

A3外层锅.dwg

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A4出气孔轴.dwg

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proe零件图

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设计说明书.doc[8500字，33页]

摘要

本设计的设备是一食品类的煮熟设备—夹层锅。介绍了夹层锅的用途、特性、工作原理等方面。此设计对夹层锅的多方面作了一定的改进。给此设备增加了一搅拌装置，在工作过程中均匀物料，使其能方便加工粘度高及导热率低的物料，从而扩大了夹层锅的使用范围。增设了一安全阀,保障设备的安全工作。增设了一疏水阀，提高工作效率。并且在各零件的选材及外观方面都作了较全面的分析。最后对夹层锅的生产能力方面作了一定的分析计算。

关键词：煮熟夹层锅搅拌物料安全阀生产能力

Fixed layered pot

This desingn is about a equepment used in food boiled—layered pot．First I introduced the use 、the characteristic and working principle of the pot ．In this design I made certain improvement variously to the band pot.Increased a Blender for this equipment，for uniform the Materials in work enables its to facilitate the high viscosity and low thermal conductivity Materials，thus expanded the use of theband pot．In the design I addition a draining valve，Improve the working efficiency．And in various parts of the material and appearance have made a more comprehensive analysis of the equipment．Finally ，I analysis the production capacity and thermal aspects of the layered pot．

Key words：food boiled layered pot mixing materials safety valve

production capacity

1 绪论-1-

1.1 夹层锅用途及特性-1-

1.2夹层锅的分类及主要性能参数-1-

1.2.1 夹层锅的分类-1-

1.2.2 夹层锅主要技术特性、参数-1-

1.3夹层锅使用注意事项-3-

1.4夹层锅维护保养-3-

2 夹层锅整体设计-4-

2.1性能参数的确定-4-

2.2设备的主要组成部分- 4-

3 夹层锅各零部件的设计-5-

3.1 锅体-5-

3.1.1内层锅- 5-

3.1.2.外层锅- 7-

3.1.3.开孔补强的考虑- 7-

3.2锅外接管- 9-

3.2.1.进气孔接管的取用- 9-

3.2.2.出气孔接管的取用- 9-

3.2.3.排水孔接管的取用- 10-

3.2.4.排料孔接管的取用- 10-

3.3支脚- 12-

3.4疏水阀的选用- 14-

3.4.1疏水阀简介- 14-

3.4.2疏水阀选择- 14-

3.5安全阀的选用- 16-

3.5.1安全阀简介- 16-

3.5.1安全阀选择- 17-

3.6搅拌装置- 19-

3.6.1搅拌器- 19-

3.6.2搅拌轴- 21-

3.7传动装置- 25-

3.7.1电动机及减速机的选用- 25-

3.7.2底座的设计- 26-

3.7.3螺栓的选用- 26-

3.7.4支撑板的设计- 26-

4 夹层锅的有关计算-27-

5 锅体隔热层-27-

6 夹层锅的整体外观-28-

7 总结-29-

参考文献-30-

致谢-31-

参考文献

[1] 全国压力容器标准化技术委员会．GB 150-1998钢制压力容器标准释义．北京：石油工业出版社，1988.７

[2] 于永泗，齐民．机械工程材料．大连：大连理工大学出版社，2007.8

[3] 杨明忠，朱家诚．.机械设计．武汉：武汉理工大学出版社，2001.10

[4] 张展．机械设计通用手册．北京：中国劳动出版社，1994..5

[5] 成大先．机械设计手册（第五版）.．北京：化学工业出版社，2008.4

[6] 刘鸿文．材料力学．北京：高等教育出版社，2004.4

[7] 杨光．机械设计课程设计．北京：高等教育出版社，2003

[8] 曾志新，吕明．.机械制造技术基础．武汉：武汉理工大学出版社，2001.7

[9] 汤善甫，朱思明．化工设备机械基础．上海：华东理工大学出版社，1991.12

[10] 谭建荣，张树．图学基础教程．北京：高等教育出版社，2004.4

[11] Ellen Finkelstein 著．田玉敏，孟宪瑞译．AUTOCAD 2007 宝典．北京：人民邮电出版社，2007.6

[12] 谭蔚．化工设备设计基础．天津：天津大学出版社，２000.8

[13] 周志安，尹华杰，魏新利．化工设备设计基础．北京：化学工业出版社，1996

[14] 机械工业部．阀门产品样本．北京：机械工业出版社，1985.10

[15] 傅秦生，何雅玲，赵小明．热工基础与应用．北京：机械工业出版社，2001.9

致谢

这次毕业设计可以圆满地完成，我要诚挚感谢我的指导老师涂建平老师。在这个学期初涂老师便给了我们课题，使我们有了更多的时间来准备这次的设计。并且涂老师还带我们参观了农大三康食品厂，在里面我熟悉了我要做的产品，从而达到更有目标地做设计。在此次设计期间，我遇到了许多的问题，老师总是能不厌其烦地为我讲解。使我开阔了思路，领会了一些的设计思路及方法，掌握了不少设计技巧。

本论文的完成还与众多老师在这四年对我的教导和帮助是分不开的。在这四年的学习中，得到了本院许多领导和老师的帮助和关心，在此我深表谢意！

值此论文完成之际，我只能用拙笔来表达我诚挚的谢意和由衷的感激之情，并祝愿多年来在学习、工作、生活等方面给予我关心、支持和帮助的众多领导、老师、同学和家人身体健康、工作胜利、万事如意！

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内容简介：: LT-600 固定式夹层锅设计说明书 1 1 绪论 1.1 夹层锅用途及特性 1.用途：不锈钢夹层锅又名夹层蒸气锅，广泛用于糖果、制药、乳品、酒类、糕点、饮料、蜜饯、罐头等食品加工，也可用于大型餐厅或食堂熬汤、烧菜、炖肉、熬粥等，是食品加工提高质量、缩短时间、改善劳动条件的优良设备。 2.工作原理 :工作时 ,物料从进料口输送至锅内。然后进气管通蒸汽 ,达到了工作压力时关闭进气阀门。通蒸气时 ,如果压力过大 ,则安全阀自动打开 ,释放多余的压力。当夹套内有冷凝水时 ,疏水阀工作 ,排出冷凝水。加热完毕后 ,打开卸料阀 ,物料则排放出来。 3. 特性：夹层锅以一定压力的蒸汽为热源（也可选用电加热），夹层锅具有受热面积大、热效率高、加热均匀、液料沸腾时间短、加热温度容易控制等特点。夹层锅锅内层锅体 (内锅 )采用耐酸耐热的奥氏型不锈钢制造 ,配有压力表和安全阀 ,外型美观、安装容易、操作方便、安全可靠。 1.2 夹层锅的分类及主要性能参数 1.2.1 夹层锅的分类 1）按结构形式分为：固定式夹层锅和可倾式夹层锅； 2）按有无搅拌装置分为 :带搅拌式夹层锅与不带搅拌式夹层锅； 3）按加热方式分为：电加热夹层锅、蒸汽加热夹层锅。 1.2.2 夹层锅主要技术特性、参数 1）各型号夹层锅受热面积及液料沸腾时间表型号受热面积（ M2）参数沸腾时间（ min) 液料及加入量 (Kg) 蒸气压力 (MPa) G50 0.45 自来水 50 0.3 45 G100 0.58 自来水 100 0.3 56 G150 0.88 自来水 100 0.3 67 ntsLT-600 固定式夹层锅设计说明书 2 表 1.1 各型号夹层锅受热面积及液料沸腾时间表 2）各型号夹层锅性能参数产品型号公称容量 (L) 形式额定工作压力 (MPa) 搅拌速度 (r/min) 最大可倾角进出口管径 (inch) 电机功率 (kw) 直径深 (cm) G50-I 50/5240 可倾 0.09 0.5 90 1/2 G50-II 搅拌 36 0.55 G100-I 100/7050 可倾 0.09 0.5 90 3/4 G100-II 搅拌 36 0.55 G100-III 搅拌 0.55 G200-I 200/8055 可倾 0.09 0.5 90 3/4 G200-II 搅拌 36 0.55 G200-III 固定 G300-I 300/9060 可倾 0.09 0.5 90 3/4 G300-II 搅拌 36 0.75 G300-III 固定 G400-I 400/100 65 可倾 0.09 0.5 90 3/4 G400-II 搅拌 36 0.75 G400-III 固定 G500-I 500/11072 可倾 0.09 0.5 90 3/4 G500-II 搅拌 36 1.10 G500-III 固定 G600-I 600/12080 可倾 0.09 0.5 90 3/4 G600-II 搅拌 36 1.50 G600-III 固定表 1.2 各型号夹层锅性能参数 G200 1.13 自来水 100 0.3 89 G300 1.43 自来水 100 0.3 1015 G400 1.75 自来水 100 0.3 1118 G500 2.00 自来水 200 0.3 1520 G600 2.30 自来水 200 0.3 1520 ntsLT-600 固定式夹层锅设计说明书 3 1.3 夹层锅使用注意事项 1、使用蒸气压力，不得长时间超过定额工作压力。 2、进汽时应缓慢开启进汽阀，直到需用压力为止，冷凝水出口处的截止阀，如装有疏水器，应始终将阀门打开；如无疏水器，则先将阀门打开直到有蒸气溢出时再将阀门关小 ,开启程度保持在有少量水汽溢出为止。 3、对安全阀，可根据用户自己使用蒸气的压力，自行调整。 4、蒸气锅在使用过程中，应经常注意蒸气压力的变化，用进汽阀适时调整。 5、停止进气后，应将锅底的直嘴旋塞开启，放完余水。 6、可倾式和搅拌式夹层锅，每班使用前，应在各转动部位加油；搅拌式夹层锅锅体面上的部件，建议采用熟菜油；其它各处均采用 30#- 40#机械油。 1.4 夹层锅维护保养 1、进汽管和出水管接头漏汽，当选紧螺帽不解决问题时，应添加或更换填料。 2、压力表和安全阀应定期检查，如有故障及时调换和修理。 3、减速箱开始使用 50小时后，应拆下来放掉润滑油，用煤油或柴油冲洗，加入 30#-40#干净机油，使用 150小时后，第二次换油，以后可视具体情况，每使用到 1000小时左右换油一次。 4、防锈油剥落，应及时涂刷，涂外锅的油漆，建议采用 X55-3 铝粉乙烯耐水漆。 5、本锅使用 5 年后，建议进行安全性水压试验，以后进行水压试验的间隔时间，按各地技术部门的要求进行。水压试验的压力 P水按下列情况决定：当额定工作气压 P额 0.6MPa时 ,P水 =0.15MPa; 当额定工作气压 P额 =0.6-0.8MPa时 , P水 =P额 +0.3MPa 6、本锅外层锅体使用 3毫米厚的钢板制造 ,钢号 Q235,当外锅经多年锈蚀减薄到 2mm以下时 ,应停止使用。 7、本锅不锈钢的焊接和不锈钢其它钢材连接处的焊接 ,应采用不锈钢焊条奥102、奥 107、奥 132、奥 137,不宜采用其它牌号。 ntsLT-600 固定式夹层锅设计说明书 4 2 夹层锅整体设计此次设计的夹层锅型号为 :LT-600 L 指立式。 T 指夹套材质为碳钢。 600指有效容积为 600L。 2.1 性能参数的确定 1.最大工作压力 : wP 0.35Mpa 2.设计压力 : 1 . 0 5 0 . 3 6 7 5wP P M P a 3.工作温度 :145 4.容积 :600L 5.容器直径 :600mm 6.容器高度 :760mm 7.腐蚀裕量 :C=1mm 2.2 设备的主要组成部分 1.锅体夹层锅的主要部分 ,主要作用为盛装物料与通压力蒸气。 2.管口的接管用于连接锅体与外部结构。 3.支脚用于支撑锅体。 4.疏水阀用于排冷凝蒸汽水。 5.安全阀排蒸气及控制气体的压力。 6.搅拌装置搅拌物料 ,使物料均匀受热。 7.支撑板及底座支撑减速机及电动机。 8.传动装置设备的动力机构 ,带动搅拌器运行。 ntsLT-600 固定式夹层锅设计说明书 5 3 夹层锅各零部件的设计 3.1 锅体锅体由内层锅与外层锅焊接而成 3.1.1 内层锅 1.材质的确定在满足安全和使用条件的前提下，还要考虑工艺性和经济性。参考 GB150-1998 内层锅选用材料不锈钢 OCr18Ni9, 固溶 10101150 C 快冷处理，拉伸强度 MPab 520，屈服强度 MPas 205，弯曲疲劳极限1 185M pa ，扭剪疲劳极限 MPa1051 。内层锅形状为一个半球壳与一段圆柱壳。球壳半径为 600mm 圆柱壳高160mm.加工方法为冲压。满载物料时 ,锅受物料给的力 .示意图 : oxF rF TG2.受力分析及壁厚的确定满载非工作状态时 .内层锅所受拉力： cosGF t 其中 G Vg 为物料的密度取 330 .8 1 0 /kg m 3 2 3 2 31 4 1 4 0 . 6 0 . 6 0 . 1 6 0 . 6 3 32 3 2 3V R d h m 当 0 时， m a x 1 8 0 0 0 . 6 3 3 5 0 6 . 4F G N 拉伸强度条件SAF stb m a x A 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 ntsLT-600 固定式夹层锅设计说明书 6 2m a x2 25 0 6 . 4 3 7 . 4 12056 0 0 6 0 0 1 2 0 0tsFsA m mA 0 .0 0 2 mm 正常工作时，夹层锅受外压力 0.35Mpa 的作用。当球壳受外压力时存在着可能失稳的问题 .即存在于外压球壳上的压缩应力经常是当它的数值还远远低于材料屈服极限时 ,球壁会突然被压瘪 ,这时圆形横截面一瞬间变成了曲波形 .因此这是一个外压球壳的稳定计算。参照 GB150-1988 只能用推算的方法算得锅的壁厚。算得的厚度为 4mm 计算方法如下 : 假设 :a) 4n mm ,令 4 1 3en C m m 定出 0/ eR b)利用公式00.125/eA R 计算系数 A=0.000625 c)根据所用材料查图表求得系数 B=60 则许用外压力 060 0 . 3( / ) ( 6 0 0 / 3 )eBp M p aR 小于 0.35Mpa n 为内层锅的名义厚度 e 内层锅的有效厚度 A. B 均为 BG150-1988 图 -3图 -10 查找的系数 C 为腐蚀裕量 .取 1mm 由以上的计算，可知 :内层锅的厚度 4mm 符合工作需求 3.压力试验容器制造时钢板经弯卷或焊接或拼装工序以后 ,能否承受规定的工作压力。是否会发生过大的变形。在规定的工作压力作用下 .焊缝等处又会不会发生局部渗漏 ?必须经过压力试验予以考核。采用液压试验 :液压试验时压力应缓慢上升 ,达到规定的试验压力 ( 1.5Tpp )后 ,保压 10-30分钟 ,然后降至设计压力 p.至少再保持 30分钟 ,以检查容器的密封性及强度。液压试验强度条件 : 1() 0 . 92TeTsepD 此内层锅用冲压而得 ,无焊接 .因此焊接系数 1 1( ) 1 . 2 5 0 . 3 6 7 5 ( 1 2 0 0 4 ) 6 9 . 1 4 0 . 9 0 . 9 2 0 5 1 8 4 . 52 2 4 1TeepD M P a M P a 故强度符合条件 ntsLT-600 固定式夹层锅设计说明书 7 3.1.2 外层锅 1.材质的确定选用 Q235-B 。材料的力学性能 : 屈服点 195s Mpa 抗拉强度3 7 5 4 6 0b M p a 加工方法为冲压 . 2.尺寸的确定考虑到内 .外二层之间要通蒸气以及外层内壁必须附加一层隔热层。取内层锅与外层锅的距离为 50mm.则外层锅的内径为 654mm 设其厚度为 1 则 : 1 0 . 3 6 5 4 2 2 . 64 3 7 54 ci tpD mm 锅内壁要附加一层隔热层 .不受介质的腐蚀。可以不考虑腐蚀因素因此取壁厚 1 3mm 3.压力试验同样外层锅也采用液压试验 :液压试验时压力应缓慢上升 ,达到规定的试验压力 ( 1.5Tpp )后 ,保压 10-30 分钟 ,然后降至设计压力 p。至少再保持 30 分钟 ,以检查容器的密封性及强度。液压试验强度条件 : 1() 0 . 92TeTsepD 此内层锅用冲压而得 ,无焊接 .因此焊接系数 1 1( ) 1 . 2 5 0 . 3 6 7 5 ( 1 3 0 8 3 ) 1 0 0 . 4 0 . 9 0 . 9 1 9 5 1 7 5 . 52 2 3 1TeepD M P a M P a 故强度符合条件 3.1.3 开孔补强的考虑由于工作的需要 ,须在内层锅的锅底开一个孔 ,用于排料。在外层锅上开四个孔。各用于进气 .出气 .排水 .排料。由于在内 .外层锅上都开了孔。开孔后器壁金属连续性受到破坏。产生峰值应力。又由于器壁是二向应力 ,在开孔处装有接管。所以在开孔边缘出现的多种应力叠加的较复杂应力集中的状况。影响应力集中的因素如下 : 1.开孔孔径的相对尺寸 d/D 越大 .应力集中情况越严重所以开孔不宜于过大。 ntsLT-600 固定式夹层锅设计说明书 8 2.被开孔壳体的厚度 /D 越小 .应力集中情况越严重。为了改善应力集中的情况 .须在开孔处局部补强 .具体办法 :在开孔处一定范围内 (此范围的 B=2d)补焊一块金属板以使该处得到局部增强。对于静压 ,常温 ,中低压容器常用的结构为补强圈。补强圈的材料一般与器壁相同。厚度也与器壁相同。依据实际工作需要以及影响应力集中的因素。设计开孔尺寸如下 :进气孔 .D=20mm 出气孔 D=20mm(参照下述选择的安全阀 )排料孔 D=30mm 排水孔D=15mm ntsLT-600 固定式夹层锅设计说明书 9 3.2 锅外接管 3.2.1 进气孔接管选取材料 :因其工作为通气。工作环境介质为水蒸气。因此选择不锈钢0Cr18Ni9 其力学性能 :拉伸强度 MPab 520，屈服强度 MPas 205，弯曲疲劳极限1 185M pa ，扭剪疲劳极限 MPa1051 根据上面设计的进气孔孔径为 20mm 则进气接管管外径为 20mm 设其厚度为利用公式 12pD 1DD 求得其厚度 2 0 0 . 3 5 0 . 0 1 72 2 2 0 5 0 . 3 5pD mmp 考虑到加工的方便等因素 .取厚度为 5mm 于是管的孔径为 10mm 设计接管长度为 65mm 加工 M10 1.5 长为 30mm 的内螺纹 .用于连接外部进气机构。示意图如下 : 3.2.2 出气孔接管选取材料 :因其工作为通气。工作环境介质为水蒸气。因此选择不锈钢0Cr18Ni9 根据上面设计的出气孔孔径为 20mm 则出气接管管外径为 20mm 依据下述所选的安全阀 .出气接管的内径为 15mm 如上算法取管的厚度为 2.5mm 于是管的孔径为 15mm ntsLT-600 固定式夹层锅设计说明书 10 设计接管长度为 30mm 加工 M15 1.5 长为 15mm 的内螺纹 ,用于连接外部进气机构。 3.2.3 排水孔接管选取材料 :因其工作为通气 .工作环境介质为水蒸气。因此选择不锈钢0Cr18Ni9 根据上面设计的排水孔孔径为 15mm 则排水接管管外径为 15mm 如上算法取管的厚度为 2.5mm 于是管的孔径为 10mm 设计接管长度为 45mm 加工 M15 1.5 长为 25mm 的外螺纹。用于连接外部机构。示意图如下 : 3.2.4 排料孔接管选取材料 :因其工作于两层锅之间。外表面工作环境为水蒸气 ,内表面工作环境为物料。因此选择不锈钢 0Cr18Ni9 根据上面设计的排料孔孔径为 30mm 因为此接管连接到了内层锅。中间有一部分在内层锅与外层锅之间 .受外压力的作用。可以依据外压圆筒环向失稳的临界压力计算公式 : 2 . 500()2 . 5 9ecr DpELD 其中 e 为筒体的有效壁厚 ,mm 0D 为筒体的外直径 ,mm L 为筒体的计算长度计算得 : 0 50 5 0 0 . 3 52 . 5 2 . 53 0 0 . 1 2 92 . 5 9 2 . 5 9 1 . 8 5 1 0 3 0e LpD m mED ntsLT-600 固定式夹层锅设计说明书 11 考虑到加工的方便等因素 .取厚度为 5mm 于是接管的孔径为 20mm 设计接管长度为 95mm 加工 M30 1.5 长为 25mm 的外螺纹 .用于连接外部排料机构。 ntsLT-600 固定式夹层锅设计说明书 12 3.3 支脚支脚选择材料铸造铁 HT150 材料的力学性能 : 120b MPa 锅体采用三个支脚支撑 .位置设计如下 : 为了保证排水与卸料的方便 .取锅底离地面距离为 H 为约为 500mm. 算得 :L=621mm 取用 L=620mm 支脚的作用为支撑锅体 .因此当锅内满装物料时 .支脚应该要有足够的强度 . 当满载物料时 .整个锅及锅内物料总质量 0 . 8 6 0 0 4 8 0M V K g (锅的重量忽略 ) 锅由三个支脚支撑 .因此单个支脚受力 F1/3G11 4 8 0 9 . 833 1623c o s 1 5 c o s 1 5GFN 设支脚的横截面积为 A ntsLT-600 固定式夹层锅设计说明书 13 应满足 1623 120FAA 算得 21 3 .5 2 5A m m 在此设定的支脚形式为：三棱锥形式 .为不使支脚压坏地面 .特在下方焊上一块垫板 . 示意图如下 : 具体尺寸见图纸 .面积最小截面为截面 B-B 算得其面积 A=3359 2mm 大于以上算出的 13.525.因此符合工作要求 . ntsLT-600 固定式夹层锅设计说明书 14 3.4 疏水阀的选用 3.4.1 疏水阀简介疏水阀全称自动蒸气疏水阀 ,又名阻气排水阀 .它能自动地从蒸气管路或容器中排除凝结水 .空气及其它不凝性气体 .并能防止蒸汽泄漏的一类自动阀门 . 疏水阀的工作原理如下 : 1.当设备刚启动时，疏水阀是凉的，膜盒感温元件收缩，阀口（ A）开放，连续排出初始空气，实现快速启动。 2.当冷凝水进入疏水阀时空气从阀口（ A）排出，浮球随冷凝水液位上升，冷凝水从阀口（ B）排出。 3.当热凝水及蒸汽进入疏水阀时，膜盒内感温液体受热膨胀，带动阀芯关闭阀口（ A），浮球随凝结水液位调节阀口（ B），排出冷凝水。 4.当没有凝结水进入疏水阀时，浮球随液位下降关闭阀口（ B），由于阀口（ B）总是在凝结水位以下，形成水封，无蒸汽泄漏。 3.5.2 疏水阀选择根据此设备上疏水阀的工作压力及工作温度 .选用 CS11H-16 螺纹自由浮球式蒸汽疏水阀 ntsLT-600 固定式夹层锅设计说明书 15 自由浮球式蒸汽疏水阀的结构简单，内部只有一个精细研磨的不锈钢空心浮球，既是浮子又是启闭件，无易损零件，使用寿命很长。装置刚起动时，管道内出现空气和低温冷凝水，手动排空气阀能迅速排除不凝结气体，疏水阀开始进入工作状态，低温冷凝水流进疏水阀，凝结水的液位上升，浮球上升，开启阀门。装置很快提升温度，管道内温度上升到饱和温度之前，自动排空气阀已经关闭；装置进入正常运行状况，凝结水减少，液位下降，浮球随液位升降调节阀孔流量；当凝结水停止进入时，浮球随介质流向逼近阀座，关闭阀门。自由浮球式蒸汽疏水阀的阀座总处于液位以下，形成水封，无蒸汽泄漏。材质：阀体、阀盖：铸铁阀座、球罩：不锈钢规格及技术参数：公称通径（ DN ）： 15mm ；公称压力（ PN ）： 1.6-4.0Mpa ；最高工作压力 (PMO) ： 0.4 Mpa ；最高工作温度 (TMO) ： 350 ；工作介质：蒸汽凝结水；无负荷漏气率小于 3% ；过冷度 0.5% 排水量表型号通径 (mm) 最高工作压力不同压差 (P) 下的排水量（ Kg/h) 0.5 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.6 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 CS11H-16 CS11H-16C CS41H-16 15 20 25 0.4 310 500 620 0.8 260 390 500 550 580 1.2 300 340 370 400 430 460 490 1.6 260 290 320 350 380 410 440 470 ntsLT-600 固定式夹层锅设计说明书 16 3.5 安全阀的选用 3.5.1 安全阀简介 1 安全阀又称排气阀。是自动阀的一种。根据工作压力能自动启闭，安装于设备或管路上。当设备或管道内压力超过规定值时，即自动开启，释放压力，从而达到安全保护的目的。 2 安全阀的分类按其整体结构及加载机构的不同可以分为重锤杠杆式、弹簧式和脉冲式三种。按照介质排放方式的不同，安全阀又可以分为全封闭式、半封闭式和开放式等三种。按照阀瓣开启的最大高度与安全阀流道直径之比来划分，安全阀又可分为弹簧微启示封闭高压式安全阀和弹簧全启式安全阀两种。按作用原理分类，可以分为直接作用式安全阀和非直接作用式安全阀。按压力是否调节分类，可分为固定不可调安全阀和可调安全阀。 3 安全阀的工作原理当设备内压力没超过额定值时 .阀芯不开启 . 当设备内压力超过额定值时 .阀芯开启 .释放压力 . ntsLT-600 固定式夹层锅设计说明书 17 3.5.2 安全阀选择 1. 安全阀工作环境的压力为 0.35Mpa 2. 安全阀的工作温度为夹层锅的工作温度 147 3. 工作介质为蒸气 .因此选用不封闭带扳手全启式安全阀 4. 选择阀的公称直径为 15mm 根据上述选用 A27W-10T 型外螺纹弹簧全启式安全阀 ntsLT-600 固定式夹层锅设计说明书 18 本阀适用于工作温度小于等于 200 度的空气 ,水 ,蒸汽等介质的设备或管道上，作为超压保护装置，当设备或管道内压力超过允许值时，阀门自动开启。继而全量排放，当压力低到规定值时，阀门自动关闭，保证设备安全运行。本安全阀的材质阀体：铸铁阀杆、阀瓣、阀座：铸铜弹簧：硅锰铜调节螺丝：黄铜 ntsLT-600 固定式夹层锅设计说明书 19 3.6 搅拌装置 3.6.1 搅拌器采用框式 .示意图如下 : 1 搅拌器功率的计算 0e0352e2RRxyriiip K FNpnddnndFrg其中 :N 搅拌器消耗的功率 0P :功率准数 eR :搅拌的雷诺数 rF :搅拌的佛鲁特数因夹层锅的功用为煮各类物料 .再以牛奶为例查得其粘度为 110250 2/N S m (110250 pa s ) 物体粘度随温度升高而降 .正常情况下牛奶粘度不能达到 250 2/N S m 因此这里计算取其值为 200 2/N S m ntsLT-600 固定式夹层锅设计说明书 20 计算搅拌的雷诺数 22e 361 8 0 060R 2 . 4 1 0250idn 在层流区 .可以不考虑佛鲁特数 . 因此 : 10e 717 1 . 0 R 2 9 . 5 82 . 4p 为功率因数进一步得到 : 2 3 2 32 9 . 5 8 2 0 0 0 . 6 1 1 2 7 7 . 8 6 1 . 2 7 8iN n d W K W 2 电动机功率的计算 md K N NN K 为启动时功率超载系数 ,大多情况可以取 1 为传动机构效率 mN 为轴封损失功率 N 为搅拌器需要的功率 12 0 . 9 8 0 . 9 7 0 . 9 5 0 6 其中： 1 变速机效率，取值为 0.98 2 联轴器效率，取值为 0.97 此夹层锅密封要求不严格 .因此可以不采用轴封装置 .则 0mN 1 . 2 7 8 0 1 . 3 4 40 . 9 5 0 6md K N NN K W 查电动机手册 ,圆整为电动机的额定功率 dN =1.5KW 3 搅拌器强度的校核桨叶使用材料 45 钢 .其力学性能 : 600b MPa 355s MPa 这种桨叶是具有两个完全一样的对称桨叶组成 .作用力均布在两个桨叶上 .使桨叶产生弯矩 .最易断裂处是在轮毂根部 .如图截面 .此处弯矩值等于搅拌轴受扭矩的一半 . ntsLT-600 固定式夹层锅设计说明书 21 bb1 0 . 9 5 0 6 1 . 5 1 . 4 2 6dN j K N K W 弯矩值 1 1 . 4 2 69 5 5 0 0 0 4 7 7 8 0 0 1 8 9 2 6 . 2 ( )2 3 6jNM N c mn 桨叶断面有两个部分如下图所示 : 其抗弯断面模量 221 0 1 . 5 2 2 . 5226 6 3bW 21 8 9 2 6 . 6 2 5 2 3 . 5 / 2 5 . 2 4 4 02 2 . 53M N c m M P a M P aW 因此搅拌器符合强度条件 .可用 3.6.2 搅拌轴搅拌轴的三项功能 :传递旋转运动 .传递扭转力偶矩 .传递功率因该轴主要承受转矩，从强度及实际工作条件方面来考虑，应选用圆截面材料的选择所选材料为 45 钢经调质处理，其机械性能 : 1 1 16 0 , 6 4 0 , 2 7 5 , 1 5 5bM P a M p a M P a M P a 轴径的初步确定因轴主要承受扭矩 . 扭转强度条件为 : 39 5 5 0 1 0 /TTTTT P nWW ntsLT-600 固定式夹层锅设计说明书 22 对实心圆轴 . 30.1TWd 1 . 5 0 . 9 8 0 . 9 7 1 . 4 2 6P K W 可得轴的最小直径 : 3 333 5 1 . 4 2 6( 9 5 5 0 1 0 ) 1 1 2 3 8 . 1 236T ppd C m mnn 轴的最小直径是安装在联轴器处的直径 .为了使所选的轴直径与联轴器的孔径相适应 ,需同时选取联轴器的型号 . 联轴器的计算转矩 1ca AT K T 考虑到转矩变化很少 ,故取 AK =1.3 则1 1 . 4 2 61 . 3 9 5 5 0 0 0 0 4 9 1 7 7 236c a AT K T N m m 查手册选用联轴器为 YL 型凸缘联轴轴器 YL10 型号公称转矩 TN Nm 许用转速 n r/min 钢轴孔直径d(H7) 轴孔长度 L D D1 螺栓 L0 mm 质量mkg mm 钢 Y型 J1Z1型数量 n 直径 M mm Y型 J1Z1 型 ntsLT-600 固定式夹层锅设计说明书 23 YL10 YLD10 630 6000 45-60 112/142 84/107 160 130 12 (6) M12 229/289 173/219 12.46 故取轴的直径 d=45mm 轴的受力分析搅拌轴在其两端受一对大小相等 ,转向相反的外力矩 M 作用 .扭矩图如下 : 较核轴的强度因轴上各点受的扭矩相等 . m a x 13378268 4 1 . 5 6 00 . 1 4 5ca M M P a M P aW 故安全 . 轴的刚度校核工程上以单位长度扭转角不超过许用扭转角作为扭转的刚度条件 : 3 18010TpMGI G 为轴材料剪切弹性模数 45 钢 48 .1 1 0G M P a pI 为轴截面极惯性矩 .单位 4mm .对于实心轴 432dIp 为许用扭转角 .取 0.5 1 / m 633441 . 4 2 69 . 5 5 1 01 8 0 1 8 0361 0 1 0 0 . 6 6 5 / 1 /458 . 1 1 032TpM mmGI ntsLT-600 固定式夹层锅设计说明书 24 故刚度符合工作要求键的选择轴与搅拌器的连接为焊接 .与联轴器的联接采用普通平键联接根据轴径 d=45mm 查手册 ,选用普通平键 A 型 .截面尺寸为 12 8 键 .长为 20mm.材料为 45 号钢 . 键联接的强度验算键受到的挤压应力： PP hlT d2T 传递的转轴，搅拌轴所受的最大转矩搅拌轴TT m ax39 5 5 0 1 0 /Pn d 轴的直径， mm45d ； h 键高度， h=8mm； l 键的工作长度， A型平键 mmLl 20 P 键联接的许用挤压应力，对铸钢零件，取 MPaP 150 M P aP 10510201081045 36426.1101055.9233336 M P aM P a PP 1 5 01 0 5 所以，键联接强度符合要求 ntsLT-600 固定式夹层锅设计说明书 25 3.7 传动装置传动装置设置在夹层锅的顶部 .采用立式布置 .电动机经减速装置将转速降低 .至工艺要求的搅拌转速 .再通过连轴器带动搅拌轴 .减速机下设一机座以便安装在夹层锅的锅盖上 .考虑到传动装置的装卸检修方便 .在盖上焊接一底座 .整个传动装置连机座一起安装在这个底座上 . 3.7.1 电动机及减速机的选用对于此类容器的搅拌器 ,一般采用立式竖直轴传动 ,所以选用的电动机及减速机为立式安装形式的 . 在以上对搅拌器的分析中 ,为了校核搅拌器 .已经对电动机的功率作了推算 .为 1.5KW. 依据工作需求以及安装尺寸的大小 ,选用单级立式摆线针轮减速器 :BLY1.5 B2 35 此减速器与电机配套使用 .具有传动比大 ,传动效率高 .输出轴转速范围为 17至 160r/min.结构紧凑 ,相对体积小 ,重量轻 .传动功率范围为 0.09 至 55KW. 其具体安装尺寸如下 : 基本参数如下 :功率 :P=1.5KW 满载转速 :n=1400r/min 减速比 :i=35 公称许用转矩 :M=400N m 重量 M=83Kg ntsLT-600 固定式夹层锅设计说明书 26 3.7.2 底座的设计为了使减速机的装卸及维修方便 .在减速机下面设计一个底座 .然后将底座焊接于锅盖上 .从而利于装与拆 .底座的材料选择 45 钢 . 底座要与减速机的下部配合 .因此设计如下 : 在底座上加工了 6 个螺孔 M10X1.5.用于联接减速机用 . 3.7.3 螺栓的选用选用 GB5780 86 M10 45 螺栓的校核螺栓组为不受任何工作载荷作用的紧螺栓联接。尽管该联接并不受任何工作载荷作用，但是由于装配时已经将螺母拧紧，因此，螺栓必然受到预紧力 F和螺纹副摩擦力矩 T1的作用。按照第四强度理论，螺栓危险截面上的当量应力为 3.1)5.0(33 2222 e 此处 1 . 3 3 7 8 7 . 1 26 0 . 1 1 1 5 6fikTF r 故螺栓螺纹部分的强度条件为 M P aFe 1 6 8.04d12.73.14d3.13.12121式中 1d 经查表可得， M10 的 1d =8.367mm，许用应力取值范围为 34，取 =3.5Mpa。因此螺栓强度符合条件。 ntsLT-600 固定式夹层锅设计说明书 27 3.7.4 支撑板的设计在此锅盖上加一块支撑板 ,用于支撑电动机及减速机 .此板主要用途是支撑作用 .而电机重不大 .因此取材料为 45 钢 .板厚度为 5mm 板的示意图如下 : 板上钻两个孔 .其中一个用于通过传动轴 .另一个用于接进料管 . ntsLT-600 固定式夹层锅设计说明书 28 4 夹层锅的有关计算 4.1 生产能力计算 . qGq 每次加料量 ,kg 8 0 0 0 . 6 4 8 0q v K g 480 1 9 2 0 /11560G K g h 操作一次的周期时间 ,h, min15 5 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 .总的厚度为 20mm ntsLT-600 固定式夹层锅设计说明书 29 6 夹层锅的整体外观 ntsLT-600 固定式夹层锅设计说明书 30 7 总结这次毕业设计让我达到了深化理论、学以致用、理论与实践结合的目的，给了我初步体现设计能力的机会，也反映了大学四年基础及专

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