设备设计与选型课件(共99页).ppt

1、设备设计与选型设备设计与选型设备工艺设计的主要内容设备工艺设计的主要内容设备设计的根本原那么设备设计的根本原那么通用设备的选型通用设备的选型非标设备的工艺设计非标设备的工艺设计4.1 设备工艺设计的内容设备工艺设计的内容1.确定单元操作的设备类型确定单元操作的设备类型2.确定设备的材质确定设备的材质3.确定设备的设计参数确定设备的设计参数4.确定标准设备确定标准设备(定型设备定型设备)的型号的型号,数量数量5.已系列化的设备确定设备的标准图号和型号已系列化的设备确定设备的标准图号和型号6.确定非标准设备的设计条件和设备草图确定非标准设备的设计条件和设备草图7.编制工艺设备一览表编制工艺设备一览

2、表8,工艺设备设计图纸的会签工艺设备设计图纸的会签4.2 设备工艺设计与选型的原那么设备工艺设计与选型的原那么1.满足工艺过程的要求满足工艺过程的要求(生产能力生产能力,工艺条件工艺条件,环境条环境条件件,可靠稳定可靠稳定)2.经济合理经济合理,技术先进和成熟统一技术先进和成熟统一(投资和操作成平衡投资和操作成平衡)3.操作操作,控制控制,维修方便维修方便4.采购采购,供货方便供货方便5.考虑生产的波动考虑生产的波动,决定设备的充裕能力和备用要求决定设备的充裕能力和备用要求4.3 通用设备的选型通用设备的选型4.3.1 4.3.1 生物工程常用的通用设备生物工程常用的通用设备 (1)(1)物料

3、输送设备物料输送设备1)1)固体输送设备固体输送设备: : 带式输送机带式输送机 斗式提升机斗式提升机, ,螺旋输送机螺旋输送机 液力输送设备液力输送设备 气力输送设备气力输送设备2)2)液体输送设备液体输送设备: : 离心泵离心泵3)3)气体输送设备气体输送设备: : 压缩机压缩机 风机风机固体物料破碎工艺流程固体物料破碎工艺流程1 1、粗颗粒粉碎机、粗颗粒粉碎机 6 6、流化床气流粉碎机、流化床气流粉碎机 1111、后冷却器、后冷却器2.52.5、预冷器兼螺杆加料器、预冷器兼螺杆加料器 8 8、除尘捕集器、除尘捕集器 1212、冷冻枯燥机、冷冻枯燥机3 3、盘式粉碎机、盘式粉碎机 9 9、

4、高压引风机、高压引风机 1313、引风机、引风机 4.74.7、旋风别离器、旋风别离器 1010、空气压缩机、空气压缩机 1414、锁风阀、锁风阀(1)带式输送机带式输送机带宽带宽B Bmm mm 带速带速 V m/sV m/s0.80.81.01.01.251.251.61.62.02.02.52.53.153.154 4(4.5)(4.5)5.05.0(5.6)(5.6)6.56.5输送能力输送能力I IV V,m,m3 3/h/h50050069698787108108139139174174217217 65065012712715915919819825425431831839739

5、7 800800198198248248310310397397496496620620781781 1000100032432440540550750764964981181110141014127812781622162212001200 59359374274295195111881188148614861872187223772377267426742971297114001400 8258251032103213211321165216522065206526022602330433043718371841304130160016002186218627332733344434444

6、373437349204920546654666122612218001800 27952795349434944403440355915591629162916989698978297829908390832000200034703470433843385466546669416941780878088676867697179717112771127722002200684368438690869097769776108631086312166121661412014120240024008289828910526105261184211842131581315814737147371710

7、417104 通用固定式带式输送机是化通用固定式带式输送机是化工、煤炭、冶金、建材、电力、轻工、煤炭、冶金、建材、电力、轻工、粮食及交通运输等部门广泛使工、粮食及交通运输等部门广泛使用的运输设备。适用于输送容量为用的运输设备。适用于输送容量为吨吨/ /米米3 3的块状、粉状等散状物料。的块状、粉状等散状物料。 带式输送机的结构带式输送机的结构水平带式输送机水平带式输送机倾角带式输送机倾角带式输送机带式输送机组成带式输送机组成1)1)输送带输送带2)2)驱动装置驱动装置: :提供驱动力提供驱动力/ /电机电机, ,减速机减速机/ /驱动辊驱动辊3)3)张紧装置张紧装置: :补偿带长变化补偿带长变

8、化/ /重锤式重锤式, ,螺旋式螺旋式, ,弹簧式弹簧式4)4)机架和托辊机架和托辊橡胶带橡胶带,钢带钢带钢丝网带钢丝网带帆布带帆布带链板带链板带主要参数主要参数: :带宽带宽B, 衬布层数衬布层数i, 带长带长m, 带速带速V,倾角倾角, 抗拉强度抗拉强度 BinKK:单层单位宽度的许用工作应力单层单位宽度的许用工作应力N:平安系数平安系数1 利用导向轮增大包角利用导向轮增大包角 2 利用两个驱动轮增大包角利用两个驱动轮增大包角 3 利用压紧带增大牵引力利用压紧带增大牵引力驱动滚筒布置方案驱动滚筒布置方案n带张紧的原因 n带传动须保持在一定的张紧力状态下工作，长期张紧会使带产生永久变形而松弛

9、，导致张紧力减小，传动能力下降，因此带传动要控制和及时地调整张紧力。n常用的控制和调整张紧力的方法是：n调节中心距。水平或接近水平的布置时用调节螺钉1使装有带轮的电动机沿滑轨2移动(图a) n垂直或接近垂直的布置时用螺杆及调节螺母1使电动机绕小轴2摆动(图b) 。n假设中心距不能调节时，可采用具有张紧轮的传动(图c),它靠重锤1将张紧轮2压在带上，以保持带的张紧。a a 拉力螺杆拉力螺杆 b b 压力螺杆压力螺杆 c c 重锤式重锤式d d 弹簧调节弹簧调节拉紧装置拉紧装置 托辊形式托辊形式1 1 弹簧式弹簧式 2 2 三辊槽式三辊槽式3 3 双辊式双辊式 4 4 带边辊式带边辊式2)2)斗式

10、提升机斗式提升机离心式离心式 无定向自流无定向自流 定向自流定向自流斗式提升机卸料方式斗式提升机卸料方式n带传动的优点：带传动的优点：n 适用于中心距较大的；适用于中心距较大的；传动带具有良好的弹性，能传动带具有良好的弹性，能缓冲吸振，尤其是缓冲吸振，尤其是V带没有接头，传动较平稳，噪声小；带没有接头，传动较平稳，噪声小；过载时带在带轮上打滑，可以防止其它器件损坏；过载时带在带轮上打滑，可以防止其它器件损坏；结构简单，制造和维护方便，本钱低。结构简单，制造和维护方便，本钱低。n带传动的缺点：带传动的缺点：n 传动的外廓尺寸较大；传动的外廓尺寸较大；由于需要张紧，使轴上受力由于需要张紧，使轴上受

11、力较大；较大；工作中有弹性滑动，不能准确地保持主动轴和工作中有弹性滑动，不能准确地保持主动轴和从动轴的转速比关系；从动轴的转速比关系；带的寿命短；带的寿命短；传动效率降低；传动效率降低；带传动可能因摩擦起电，产生火花，故不能用于易燃带传动可能因摩擦起电，产生火花，故不能用于易燃易爆的场合。易爆的场合。根据图示几何关系根据图示几何关系: :包角包角 和带长和带长L L： =22addddaL42221221)()(3 .5718021212addadd或rad带长时，由上式可得中心距21222121)(8)(2)(281ddddLddLa带长:带传动的受力分析带传动的受力分析安装带传动时，传动带

12、以一定的张紧力安装带传动时，传动带以一定的张紧力F0F0紧套在两轮上。由于紧套在两轮上。由于F0F0作用，作用，带和带轮的接触面就产生了正压力。带传动不工作时，传动带两边带和带轮的接触面就产生了正压力。带传动不工作时，传动带两边的拉力相等，都等于的拉力相等，都等于F0(F0(图图a)a)带传开工作时带传开工作时( (图图b)b)，在带与带轮的接触面间便产生了摩擦力，在带与带轮的接触面间便产生了摩擦力Ff Ff ，由，由于摩擦力的存在，传动带两边的拉力相应发生了变化，带绕上主动于摩擦力的存在，传动带两边的拉力相应发生了变化，带绕上主动轮的一边被拉紧，称为紧边，其拉力由轮的一边被拉紧，称为紧边，其

13、拉力由F0F0增加到增加到F1F1；带绕上从动轮；带绕上从动轮的一边被放松，称为松边，其拉力由的一边被放松，称为松边，其拉力由F0F0减少到减少到F2F2。如果近似的认为带的总长度不变，那么带紧边拉力的增加量如果近似的认为带的总长度不变，那么带紧边拉力的增加量F1-F0F1-F0应等应等于松边拉力的减少量于松边拉力的减少量F0-F2 F0-F2 ，即，即 带两边拉力之差称为带传动的有效拉力带两边拉力之差称为带传动的有效拉力( (带轮接触面上带轮接触面上各点摩擦力的总和各点摩擦力的总和F Ff f ) )，也就是带所传递的圆周力，也就是带所传递的圆周力F F。即。即 F = F1 - F2)(2

14、1210FFFn圆周力圆周力F(N)、带速、带速v(m/s)和传递功率和传递功率P(kW)之间的关之间的关系为系为1000FvP n将前式代入上式，可得将前式代入上式，可得220201FFFFFFv由上式可知，由上式可知，带的两边拉力带的两边拉力F1和和F2的大小，取决于张紧力的大小，取决于张紧力F0和带和带传动的有效拉力传动的有效拉力F。在带的传动能力范围内，在带的传动能力范围内，F的大小和传动功率的大小和传动功率P及带的速度及带的速度v有关有关。当传动功率增大时，带的两边拉力的差值当传动功率增大时，带的两边拉力的差值F = F1F2也要相应的增大。也要相应的增大。带的两边拉力的这种变化，实

15、际上反映带的两边拉力的这种变化，实际上反映了带和带轮接触面上摩擦力的变化了带和带轮接触面上摩擦力的变化。带的应力分析带的应力分析 n带传开工作时，带中应力由以下三局部组成：带传开工作时，带中应力由以下三局部组成：n紧边和松边拉力产生的拉应力紧边和松边拉力产生的拉应力n紧边拉应力紧边拉应力v 松边拉应力松边拉应力MPa11AF MPa22AFv 离心力产生的拉应力离心力产生的拉应力v 如图如图13-813-8所示，当带绕过带轮时，所示，当带绕过带轮时，在微弧段在微弧段 dl上将产生离心力上将产生离心力dFNc，此离心力使带中产生离心拉力此离心力使带中产生离心拉力 Fc=qv2(N)。n离心力只发

16、生在带作圆周运动的局部，但由此引起的拉力离心力只发生在带作圆周运动的局部，但由此引起的拉力却作用于带的全长。却作用于带的全长。n故离心拉应力为故离心拉应力为MPa2Aqvcv 弯曲应力弯曲应力v 带绕过带轮时因弯曲变形而产生弯曲应带绕过带轮时因弯曲变形而产生弯曲应力。力。V V带中的弯曲应力如下图。带中的弯曲应力如下图。MPa2dyEbv由上式可知，由上式可知， b b与与y y 成正比，与成正比，与d d成反比。当成反比。当y y一定时，一定时，d d越越小，带的弯曲应力小，带的弯曲应力 b b就越大就越大。故带绕在小带轮上时的弯曲。故带绕在小带轮上时的弯曲应力应力 b b1 1大于绕在大带

17、轮上时的弯曲应力大于绕在大带轮上时的弯曲应力 b b2 2 。v 由材料力学公式得带的弯曲应力由材料力学公式得带的弯曲应力n为了防止弯曲应力过大，应对带轮最小直径有一定的限制，为了防止弯曲应力过大，应对带轮最小直径有一定的限制，不同带形有最小直径值要求。不同带形有最小直径值要求。n图图13-1013-10所示为带的应力分布情况，各截面应力的大小用自所示为带的应力分布情况，各截面应力的大小用自该处引出的径向线该处引出的径向线( (或垂直线或垂直线) )的长短来表示。最大应力发的长短来表示。最大应力发生在紧边与小轮的接触处。生在紧边与小轮的接触处。v由图可见，带是在变应力状态下由图可见，带是在变应

18、力状态下工作的。当应力循环次数到达一工作的。当应力循环次数到达一定值后，将使带产生疲劳破坏。定值后，将使带产生疲劳破坏。v实验说明，众所周知的疲劳曲线实验说明，众所周知的疲劳曲线方程也适用于经受变应力的带，方程也适用于经受变应力的带，即即mmaxN=C。 v最大应力可近似地表示为最大应力可近似地表示为 maxmax1 1+ +b b1 1+ +c cn带传动设计带传动设计：1 1 设计带传动的原始数据设计带传动的原始数据n传动用途、载荷性质、传递的功率传动用途、载荷性质、传递的功率P P 、带轮的转速、带轮的转速n n1 1、n n2 2 ( (或传动或传动比比i i1212) )以及对传动外

19、廓尺寸的要求等。以及对传动外廓尺寸的要求等。2 2 设计内容设计内容n选择合理的传动参数，确定选择合理的传动参数，确定V V带的型号、长度、根数和传动中心距，带的型号、长度、根数和传动中心距，确定带轮的材料、结构和尺寸等。确定带轮的材料、结构和尺寸等。 3 3 设计方法及步骤设计方法及步骤1) 1) 确定计算功率确定计算功率P Pc c； 2) 2) 选择带的型号；选择带的型号；3) 3) 确定带轮的基准直径确定带轮的基准直径d d1 1和和d d2 2; 4) ; 4) 验算带的速度；验算带的速度；5) 5) 求带基准长度求带基准长度L Ld d和中心距和中心距a a； 6) 6) 验算小带

20、轮包角验算小带轮包角1 1；7) 7) 求求V V带根数带根数z z； 8) 8) 确定带的初拉力确定带的初拉力F F0 0；9) 9) 求作用在带轮轴上的压力求作用在带轮轴上的压力F FQ Q； 10)10)带轮结构设计带轮结构设计 。3) 螺旋输送机n破碎设备破碎设备2)2)气体输送设备气体输送设备按压力分类按压力分类: :压缩机压缩机 0.3MPa以上以上鼓风机鼓风机通风机通风机0.015MPa以下以下按结构原理分类按结构原理分类: : 往复式往复式 活塞式活塞式,膜片式膜片式 容积式容积式 回转式回转式 滑片式滑片式,螺杆式螺杆式,转子式转子式速度式速度式 轴流式轴流式,离心式离心式,

21、混流式混流式大气压大气压表压表压绝对压绝对压真空度真空度绝对压绝对压V 型空气型空气/氢气氢气/压缩机压缩机 压缩比在压缩比在4以上，终压在以上，终压在300kPa(表压表压)以上。以上。 分为分为:低压压缩机低压压缩机(表压在表压在210kPa) 中压压缩机中压压缩机(表压在表压在10100kPa) 高压压缩机高压压缩机(表压在表压在100一一1000 kPa)。 L 型空气型空气/氢气压缩机氢气压缩机鼓风机鼓风机 压缩比小于压缩比小于4，终，终压在压在 14.7300 kPa(表表压压)通风机通风机 压缩比在压缩比在11.15间，终压不大于间，终压不大于14.7kPa(表压表压) 真空泵真

22、空泵 用于减压操作，终用于减压操作，终压相当于当时当地的大压相当于当时当地的大气压力。气压力。压缩机系统压缩机系统工业上常用的通风机主工业上常用的通风机主要有离心通风机和轴流要有离心通风机和轴流通风机两种型式。通风机两种型式。轴流式通风机所产生的轴流式通风机所产生的风压很小，一般只作通风压很小，一般只作通风换气之用。风换气之用。用于气体输送的，多为用于气体输送的，多为离心通风机。离心通风机。性能参数与特性曲线性能参数与特性曲线1000tpQN3) 液体输送设备液体输送设备(泵泵)(1)泵的类型及特点泵的类型及特点 离心泵离心泵 ns30-300叶片泵叶片泵: 混流泵混流泵 ns300-500

23、轴流泵轴流泵 ns5000-1000 活塞泵活塞泵容积泵容积泵 回转泵回转泵离心泵的性能参数离心泵的性能参数rr102QHgQHPeP泵的比转数nqvHe曲线离心泵曲线离心泵的扬程随着流量的增的扬程随着流量的增大而下降。大而下降。nqvNe曲线离心泵曲线离心泵的功率随着流量的增的功率随着流量的增大而升高。大而升高。nqv曲线曲线 效率开效率开始时随流量的增大而始时随流量的增大而增加，到达最大值后，增加，到达最大值后，如继续增大流量，那如继续增大流量，那么泵效率反而下降。么泵效率反而下降。75. 065. 3HQnns离心泵的选用离心泵的选用 离心泵的安装高度离心泵的安装高度汽蚀现象汽蚀现象泵内

24、液体汽化，汽泡形成和破裂的过程中使叶轮泵内液体汽化，汽泡形成和破裂的过程中使叶轮材料受到损坏的现象称为汽蚀现象。材料受到损坏的现象称为汽蚀现象。p叶轮pv，使液体汽化预防措施预防措施 p入口pv 即 p入口 或pv1pv T 操作稳定2p入口 Hg hf 允许安装高度确定允许安装高度确定方法：允许汽蚀余量法允许汽蚀余量法 泵吸入口处动压头与静压头之和泵吸入口处动压头与静压头之和比被输送液体的饱和蒸汽压头高出的最小数值比被输送液体的饱和蒸汽压头高出的最小数值 工程上从根本上防止气蚀现象的方法是限制泵的安装高度。防止离心泵气蚀现象发生的最大安装高度，称为离心泵的允许安装高度,也叫允许吸上高度。gp

25、gugphvrr2211随随Q Q增大而增大，增大而增大， 越大，抗汽蚀性能越差。越大，抗汽蚀性能越差。 求取：求取：实验测定，由泵性能中查取。实验测定，由泵性能中查取。影响影响因素：因素：hh2 2允许安装高度允许安装高度HgHg确定确定 允许安装高度允许安装高度HgHg：指泵的吸入口与吸入贮槽液面：指泵的吸入口与吸入贮槽液面间可允许到达的最大垂直距离。间可允许到达的最大垂直距离。列贮槽液面列贮槽液面0-00-0与泵的吸入口与泵的吸入口1-11-1两截面间的两截面间的柏努利方程式柏努利方程式10,0fvgHhgpgpHrr10 , fHr0101 离心泵的允许安装高度Hg3)3)水泵振动原因

26、水泵振动原因(1)(1)机械故障机械故障: : 转子不均衡、泵轴弯曲、轴承磨转子不均衡、泵轴弯曲、轴承磨 损或损坏、轴瓦间隙过大、损或损坏、轴瓦间隙过大、n(2)(2)操作和工艺原因操作和工艺原因 阀门开度过小、水泵选型不当阀门开度过小、水泵选型不当单泵选型不当。水泵扬程与所需水压相差较大。为了单泵选型不当。水泵扬程与所需水压相差较大。为了控制水压，水泵运行时出水阀开启小控制水压，水泵运行时出水阀开启小, ,压力差靠阀门压力差靠阀门来调节。来调节。n 两种型号不匹配的水泵并联。扬程范围相差很大两种型号不匹配的水泵并联。扬程范围相差很大的两台水泵并联易引起整个管网压力波动的两台水泵并联易引起整个

27、管网压力波动，水流在管水流在管道内形成水击现象，引起水流紊动致使管道剧烈振动。道内形成水击现象，引起水流紊动致使管道剧烈振动。(3)(3)通道不畅通道不畅n出水管路有空气出水管路有空气 在出水管的较高处或大的出水阀在出水管的较高处或大的出水阀上部有空气，形成气囊，使管路中水流阻力增大，上部有空气，形成气囊，使管路中水流阻力增大，压力急剧变化，形成水击现象，引起管道振动。所压力急剧变化，形成水击现象，引起管道振动。所以，在设计安装泵房时，应考虑到在出水管高处设以，在设计安装泵房时，应考虑到在出水管高处设排气阀，便于检修。排气阀，便于检修。n管道进气或有杂物管道进气或有杂物。一般为吸水管漏气，或吸

28、水管一般为吸水管漏气，或吸水管口淹没深度不够，使水泵吸入空气，引起振动。口淹没深度不够，使水泵吸入空气，引起振动。n出水阀门掉板或没有开启出水阀门掉板或没有开启 检修水泵时管道中水已检修水泵时管道中水已排尽，起泵后压力升高，当水流到达阀门时，紧靠排尽，起泵后压力升高，当水流到达阀门时，紧靠阀门的一层水突然停止流动，产生水击压强，以后阀门的一层水突然停止流动，产生水击压强，以后与之相接的第二层及其后续多层水相继逐层停止流与之相接的第二层及其后续多层水相继逐层停止流动，压强逐层升高，并以弹性波的形式由阀门迅速动，压强逐层升高，并以弹性波的形式由阀门迅速传向水泵出口，形成水击波而使管道振动。传向水泵

29、出口，形成水击波而使管道振动。4)4)叶轮汽蚀叶轮汽蚀n汽蚀是水力机械中一种异常现象。汽蚀是水力机械中一种异常现象。n水泵的汽蚀水泵的汽蚀是指水泵在运行时，由于某些原因使泵内是指水泵在运行时，由于某些原因使泵内局部位置的压力降低到水的饱和蒸汽压力，此时水就局部位置的压力降低到水的饱和蒸汽压力，此时水就会汽化。会汽化。n汽化时从水中离析出的大量汽泡随着水流向前运动，汽化时从水中离析出的大量汽泡随着水流向前运动，到达高压区时受到周围液体的挤压而溃灭汽泡内的汽到达高压区时受到周围液体的挤压而溃灭汽泡内的汽体又重新凝结成水。体又重新凝结成水。n汽蚀使水泵产生强烈的局部水锤，且汽蚀过程不稳定，汽蚀使水泵

30、产生强烈的局部水锤，且汽蚀过程不稳定，引起水泵强烈振动和噪声；同时由于汽蚀汽泡堵塞叶引起水泵强烈振动和噪声；同时由于汽蚀汽泡堵塞叶轮槽道，导致流量、扬程均降低，效率下降，严重时轮槽道，导致流量、扬程均降低，效率下降，严重时会使水泵断流。会使水泵断流。防止汽蚀的措施防止汽蚀的措施n确定水泵的安装高度。设计泵站时，应使装置汽蚀余量大确定水泵的安装高度。设计泵站时，应使装置汽蚀余量大于水泵的允许汽蚀余量，要充分考虑水泵装置可能遇到的于水泵的允许汽蚀余量，要充分考虑水泵装置可能遇到的各种工况，以便正确地确定水泵的安装高程各种工况，以便正确地确定水泵的安装高程n尽量减少进水管路水头损失。可适当加大进水管

31、直径，缩尽量减少进水管路水头损失。可适当加大进水管直径，缩短进水管长度，减少管路附件，通流局部断面变化率力求短进水管长度，减少管路附件，通流局部断面变化率力求小，提高管壁的粗糙度。小，提高管壁的粗糙度。n具有良好的进水条件。进水池内的水流要平稳均匀，不产具有良好的进水条件。进水池内的水流要平稳均匀，不产生漩涡。进水流道设计要合理生漩涡。进水流道设计要合理, ,使进入叶轮的水流速度和压使进入叶轮的水流速度和压力分布均匀，防止局部低压区。力分布均匀，防止局部低压区。n调节工作点。在水泵运行过程中，可通过调节工作点减轻调节工作点。在水泵运行过程中，可通过调节工作点减轻汽蚀；离心泵可适当减少流量，以降

32、低汽蚀欲量或增大允汽蚀；离心泵可适当减少流量，以降低汽蚀欲量或增大允许吸上真空高度。许吸上真空高度。n降低水泵的工作转速。降低水泵的工作转速可以减轻汽蚀降低水泵的工作转速。降低水泵的工作转速可以减轻汽蚀程度程度4) 泵的配置例子泵的配置例子2+1 混用的配置方案混用的配置方案齿轮机构的特点和类型n齿轮传动是用来传递任意两轴间的运动和动力的，它齿轮传动是用来传递任意两轴间的运动和动力的，它是应用最为广泛的一种机械传动。是应用最为广泛的一种机械传动。n(1) (1) 主要优点主要优点 1)1)适用的圆周速度和功率范围广；适用的圆周速度和功率范围广；2)2)机械效率高；机械效率高；3)3)可实现准确

33、的传动比、且传动平稳；可实现准确的传动比、且传动平稳；4)4)寿命长；寿命长；5)5)工作可靠；工作可靠；6)6)可实现平行轴、相交轴、可实现平行轴、相交轴、交错轴之间的传动；交错轴之间的传动；7)7)结构紧凑。结构紧凑。n(2) (2) 主要缺点主要缺点 1)1)要求有较高的制造和安装精度，本要求有较高的制造和安装精度，本钱相对较高；钱相对较高；2)2)不适宜于远距离两轴之间的传动。不适宜于远距离两轴之间的传动。按照两轴的相对位置和齿向，齿轮机构分类：按照两轴的相对位置和齿向，齿轮机构分类：一、齿轮各局部名称一、齿轮各局部名称齿顶圆齿顶圆齿顶所确定的圆，其直径用齿顶所确定的圆，其直径用dad

34、a表示。表示。齿槽齿槽相邻两齿之间的空间。相邻两齿之间的空间。齿根圆齿根圆齿槽底部所确定的圆，其直径用齿槽底部所确定的圆，其直径用dfdf表示。表示。齿厚齿厚在齿轮任意直径在齿轮任意直径dKdK的圆周上，轮齿两侧齿廓间的弧长，的圆周上，轮齿两侧齿廓间的弧长，用用sKsK表示；表示；齿槽宽齿槽宽齿槽两侧齿廓间的弧长，用齿槽两侧齿廓间的弧长，用eKeK表示；表示；齿距齿距相邻两齿同侧齿廓间的弧长，用相邻两齿同侧齿廓间的弧长，用pKpK表示。表示。 二、齿轮的根本参数齿轮各局部尺寸由齿轮的根本参数来决定，这些根本参数是： 齿数一个齿轮上轮齿的总数，用z表示。模数特定圆(分度圆)上齿距p与的比值，用m

35、表示，并规定为一些简单的数值，使之标准化，单位为mm.分度圆为了便于齿轮各局部尺寸的计算，在齿轮上选择一个作为计算基准的圆。渐开线齿轮的切制原理 一、成形法成形法仿形法是用渐开线齿形的成形铣刀直接切出齿形。常用的刀具有盘形铣刀和指状铣刀等。 成形法切齿方法简成形法切齿方法简单，不需要专用机单，不需要专用机床，但加工的齿轮床，但加工的齿轮精度底，同时由于精度底，同时由于加工不连续，生产加工不连续，生产效率也底。效率也底。 二、范成法范成法又称展成法或包络法，它是利用齿轮啮合的原理来切制齿廓的。设想将一对相互啮合传动的齿轮之一变为刀具，而另一轮作为轮坯，并使两者仍按原来的传动比转动。这样刀具的齿廓

36、便将在轮坯上包络出与其共轭的齿廓，这就是展成法切齿的根本原理。1. 1. 齿轮插刀齿轮插刀图图4-114-11所示所示为用齿轮插为用齿轮插刀切齿的情刀切齿的情形形。2.2.齿条插刀n图4-13为齿条插刀齿廓在水平面上的投影。图所示为齿条插刀切齿的情形。 4 别离设备别离设备XMZ200/1500厢式自动压滤机厢式自动压滤机板筐压滤机系统组成板筐压滤机系统组成n 1.1.机架机架 2.2.滤板组滤板组 3.3.加热装置加热装置 4.4.抽吸装置抽吸装置 5.5.挤压装置挤压装置 6.6.滤饼收集装置滤饼收集装置 改性聚丙烯板改性聚丙烯板聚丙烯板采用层压板聚丙烯板采用层压板机械加工而成，板材机械加

37、工而成，板材用用3030丝的薄片在高温丝的薄片在高温高压下铸成板，因而高压下铸成板，因而能起工程塑料的作用。能起工程塑料的作用。比重比重1:1.2-1.3Kg1:1.2-1.3Kg抗拉强度抗拉强度200Kg/cm200Kg/cm2 2静弯曲强度静弯曲强度350Kg/cm350Kg/cm2 2 冲击强度冲击强度40Kg/cm40Kg/cm2 2维卡软化点维卡软化点140140工作温度工作温度-5-80-5-80工作压力工作压力5Kg/cm5Kg/cm2 2 主要技术参数主要技术参数管管式式过过滤滤机机 工艺流程图工艺流程图a.a.接压缩空气接压缩空气 b.b.空气净化器空气净化器 c. c.贮气

38、罐贮气罐 d.d.压缩空气反吹压缩空气反吹e.e.压缩空气正吹压缩空气正吹 f. f.料液进口料液进口 g.g.反洗供水反洗供水 h.h.滤清夜滤清夜i. i.料液回流料液回流 j. j.进料泵进料泵 k. k.主机主机 1 1翻开进料阀翻开进料阀1 1，出料阀，出料阀5 5、6 6、7 72 2关闭反吹阀关闭反吹阀2 2、3 3、4 4，回流阀，回流阀8 83 3开启进料泵开启进料泵 正常过滤正常过滤 过滤结束过滤结束4 4关闭进料泵，阀关闭进料泵，阀1 1，翻开回流阀，翻开回流阀8 8回流完毕回流完毕5 5关闭回流阀关闭回流阀88翻开气阀翻开气阀2 2正吹正吹 正吹结束正吹结束6 6关闭正

39、吹阀关闭正吹阀22开启出料阀开启出料阀66反吹卸渣反吹卸渣7 7关闭反吹阀关闭反吹阀3 3，翻开反洗阀，翻开反洗阀4 4反洗反洗8 8下一过滤周期开始下一过滤周期开始管式离心机管式离心机自动卸料离心机工作过程自动卸料离心机工作过程键联接和花键键联接和花键联接联接 一、键联接的类型键主要用来实现轴和轴上零件之间的周向固定以传递转矩。有些类型的键还可实现轴上零件的轴向固定或轴向移动。键是标准件，分为平键、半圆键、楔键和切向键等。设计时应根据各类键的结构和应用特点迸行选择。平键联接平键的两侧面是工作面，上外表与轮毂槽底之间留有间隙(图10-34)。n平键定心性较好、装拆方便。常用的平键有普通平键和导

40、平键定心性较好、装拆方便。常用的平键有普通平键和导向平键两种。向平键两种。n普通平键的端部形状可制成圆头普通平键的端部形状可制成圆头(A(A型型) )、方头、方头(B(B型型) )或或单圆头单圆头(C(C型型) )，如，如表表10-910-9所示。圆头键的轴槽用指形所示。圆头键的轴槽用指形铣刀加工，键在槽中固定良好，但轴上键槽端部的应铣刀加工，键在槽中固定良好，但轴上键槽端部的应力集中较大、方头键用盘形铣刀加工，轴的应力集中力集中较大、方头键用盘形铣刀加工，轴的应力集中较小。单圆头键常用于轴端。普通平键应用最广。较小。单圆头键常用于轴端。普通平键应用最广。n导向平键较长，需用螺钉固定在轴槽中，

41、为了便于装导向平键较长，需用螺钉固定在轴槽中，为了便于装拆，在键上制出起健螺纹孔拆，在键上制出起健螺纹孔( (图图10-34b10-34b) )。n这种键能实现轴上零件的轴向移动，构成动联接。这种键能实现轴上零件的轴向移动，构成动联接。半圆键联接半圆键联接n半圆键也是以两侧面为工作面半圆键也是以两侧面为工作面，它与平键一样具有定心，它与平键一样具有定心较好的优点。半圆键能在轴槽中摆动以适应毂槽底面，较好的优点。半圆键能在轴槽中摆动以适应毂槽底面，装配方便。它的缺点是键槽对轴的削弱较大，只适用于装配方便。它的缺点是键槽对轴的削弱较大，只适用于轻载联接。轻载联接。n锥形轴端采用半圆键联接在工艺上较

42、为方便。锥形轴端采用半圆键联接在工艺上较为方便。楔键联接和切向键联接楔键联接和切向键联接楔健的上下面是工作面，如图楔健的上下面是工作面，如图10-3610-36所示，键的上外表所示，键的上外表有有1 1：100100的斜度，轮毂键槽的底面也有的斜度，轮毂键槽的底面也有1 1：100100的斜度，的斜度，把楔键打入轴和毂槽内时，其工作面上产生很大的预把楔键打入轴和毂槽内时，其工作面上产生很大的预紧力紧力FnFn。工作时，主要靠摩擦力。工作时，主要靠摩擦力f Fn f Fn 传递转矩传递转矩T T，并，并能承受单方向的轴向力。能承受单方向的轴向力。由于楔键打入时，迫使轴和轮毂产生偏心由于楔键打入时

43、，迫使轴和轮毂产生偏心e e，因此楔键，因此楔键仅适用于定心精度要求不高、载荷平稳和低速的联接。仅适用于定心精度要求不高、载荷平稳和低速的联接。楔键分为普通楔键和钩头楔键两种。钩头楔键的钩头是楔键分为普通楔键和钩头楔键两种。钩头楔键的钩头是为了拆键用的。为了拆键用的。n切向健是由一对楔切向健是由一对楔键组成键组成( (图图10-37a)10-37a)，装配时将两键楔紧。装配时将两键楔紧。键的窄面是工作面键的窄面是工作面。n工作面上的压力沿工作面上的压力沿轴的切线方向作用，轴的切线方向作用，能传递很大的转矩。能传递很大的转矩。当双向传递转矩时，当双向传递转矩时，需用两对切向健并需用两对切向健并分

44、布成分布成120120130130。 二、平键联接的强度校核 键的材料采用强度极限B不小于600MPa的碳素钢，通常用 45钢。当轮毂用非铁金属或非金属材料时，键可用20或Q235钢。键的截面尺寸应按轴径d从键的标准中查取；键的长度L可参照轮毂长度从标准中选取。必要时应迸行强度校核见表10-9。 平键联接的主要失效形式是工作面的压溃和磨损对于动联接。除非有严重过载，一般不会出现键的剪断。设载荷为均匀分布，由图10-38可得平键联接的挤压强度条件ppdhlT4n对于导向平链联接动联搂。计算依据是磨损，应限制压强。即n式中：T为转矩，Nmm；d为轴径、h为键的高度、l为键的工作长度，mm；p 为许

45、用挤压应力、 p为许用压强，MPa (见表10-10。 pdhlTp4n假设强度不够时，可采用假设强度不够时，可采用两个键按两个键按180180布置。考虑布置。考虑到载荷分布的不均匀性，到载荷分布的不均匀性，在强度校核中可按在强度校核中可按1.51.5个键个键计算。计算。n轴和轮毂孔周向均布的多个键齿构成的联接称为花键轴和轮毂孔周向均布的多个键齿构成的联接称为花键联接。联接。齿的侧面是工作面齿的侧面是工作面。由于是多齿传递载荷，所。由于是多齿传递载荷，所以花键联接比平健联接具有承载能力高，对轴削弱程以花键联接比平健联接具有承载能力高，对轴削弱程度小，定心好和导向性能好等优点。它适用于定心精度小

46、，定心好和导向性能好等优点。它适用于定心精度要求高、载荷大或经常滑移的联接。度要求高、载荷大或经常滑移的联接。三、花键联接n花健联接按其齿形不同，可分为一般常用的矩形花键和强度高的渐开线花键以及用于薄壁联接的三角形花键。n花键联接可以做成静联接，也可以做成动联接，一般只花键联接可以做成静联接，也可以做成动联接，一般只验算挤压强度和耐磨性验算挤压强度和耐磨性。销销 联联 接接n销的主要用途是固定零件之间的相互位置，并可传递不大的载荷。n销的根本形式为圆柱销和圆锥销。还有大端具有外螺纹的圆锥销或小端带外螺纹的圆锥销等许多特殊形式。n销的常用材料为销的常用材料为35、45钢。钢。 n图图10-42a

47、是带槽的圆柱销，销上有三条压制的纵向沟槽，是带槽的圆柱销，销上有三条压制的纵向沟槽，图图b是放大的俯视图，其细线表示打入销孔前的形状，是放大的俯视图，其细线表示打入销孔前的形状，实线表示打入后变形的结果，这使销与孔壁压紧，不易实线表示打入后变形的结果，这使销与孔壁压紧，不易松脱，能承受振动和变载荷。使用这种销联接时，销孔松脱，能承受振动和变载荷。使用这种销联接时，销孔不需要铰制，且可屡次装拆。不需要铰制，且可屡次装拆。4 换热设备换热设备 1 1 决定选型的影响因素决定选型的影响因素工作温度和温度的可调范围工作温度和温度的可调范围; ;压力范围和阻力损失压力范围和阻力损失; ; 使用寿命和可靠

48、性使用寿命和可靠性; ;抗腐蚀抗腐蚀; ;结垢程度及除垢性能结垢程度及除垢性能; ;安装和检修方便程度安装和检修方便程度; ;安装场地和现场布置条件。安装场地和现场布置条件。低压低温低压低温( (压力低于压力低于3 MPa , 3 MPa , 温度低于温度低于200 ),200 ),板板式换热器属于首选型式。式换热器属于首选型式。运行在高压高温时运行在高压高温时, ,选择管壳式换热器或套管式换选择管壳式换热器或套管式换热器。高压、小容量时选套管式。热器。高压、小容量时选套管式。应用在中压、高温时最正确方案是选波面板壳式换应用在中压、高温时最正确方案是选波面板壳式换热器。热器。2) 2) 流体性

49、质对换热器选型影响流体性质对换热器选型影响 流体腐蚀性强流体腐蚀性强: 选择高抗腐蚀材料选择高抗腐蚀材料,如石墨或玻璃换热器如石墨或玻璃换热器, 卫生要求高卫生要求高: 优质不锈钢优质不锈钢314,316,316LD,板式换热器板式换热器 需要需要预防内漏预防内漏, 选择螺旋板式换热器。选择螺旋板式换热器。工程上常用的冷流体工程上常用的冷流体: :水和空气水和空气,常用的热流体有蒸汽、热水、常用的热流体有蒸汽、热水、烟气和导热油烟气和导热油高温高压下的汽高温高压下的汽水换热场合水换热场合,采用管壳式或波面板壳式换热器。采用管壳式或波面板壳式换热器。低温低压下的水低温低压下的水水换热场合水换热场

50、合,采用板式换热器。采用板式换热器。以热水作为热流体以热水作为热流体,其密度和比热都较大其密度和比热都较大,换热系数也较高换热系数也较高,而且而且热、冷流体都处低压、低温热、冷流体都处低压、低温(热水温度小于热水温度小于150 ) 下下,对密对密封要求不高封要求不高,因此选用板式换热器最为适宜。因此选用板式换热器最为适宜。3)3)运行参数的合理选取运行参数的合理选取 换热器运行参数由生产工艺条件决定。对于一台选定的换热器,应决定流体的流速、温度以及换热器管程和壳程的配置等。(1)流速的选取无相变换热,换热负荷一定时,流速越高,对流传热系数越大,换热面积减小。节省材料,设备紧凑,不易结垢。流速提

51、高,压降增大,泵功率随增加,一般压降增大速率大于对流传热系数增大速率。为了使压降不致过大,那么流速不宜过高换热器中水的流速范围换热流体流速 管程流速P(mPs) 壳程流速P(mPs)循环水 1. 02. 0 0. 51. 5新鲜水 0. 81. 5 0. 51. 5(2)温差确定温差确定n热流体温度过高热流体温度过高,冷流体过低冷流体过低,可以加大温差可以加大温差,增加传热增加传热效率效率,减小换热器体积。减小换热器体积。n介质温度过高或过低易使传热面结垢、物料沉积和结介质温度过高或过低易使传热面结垢、物料沉积和结晶晶,导致传热恶化。导致传热恶化。n介质温度及温差影响壁面材质的选用。介质温度及

52、温差影响壁面材质的选用。n流体工作温度和换热终温一般经验: 热端温差不小于热端温差不小于20 ; 20 ; 冷端温差不小于冷端温差不小于5 5 。(3)(3)冷热两种流体冷热两种流体的管程壳程配置的管程壳程配置(1) 粘度大或流量小的流体应走壳程。粘度大或流量小的流体应走壳程。(2)当换热器为刚性结构当换热器为刚性结构,两流体温差较大时两流体温差较大时,换热系数大的流体走换热系数大的流体走壳程壳程,两流体温差小两流体温差小,传传热系数差值又较大时热系数差值又较大时,换热系数大的流体换热系数大的流体走管程。走管程。(3) 与外界温差大的流体走管程与外界温差大的流体走管程,减小对环境的热损失减小对

53、环境的热损失,使壳体温差使壳体温差影响小。影响小。(4) 允许压降小的流体应走壳程。允许压降小的流体应走壳程。(5) 换热过程中换热过程中, 有凝结相变的流体应走壳程有凝结相变的流体应走壳程,利于排除凝结液体。利于排除凝结液体。(6) 有毒介质走管程。双套管式换热器有毒介质走管程。双套管式换热器,有毒介质走内管有毒介质走内管,防泄漏。防泄漏。(7) 易结垢易结垢,易沉积及含有杂质的不清洁流体应走管程。易沉积及含有杂质的不清洁流体应走管程。(8) 高温、高压和腐蚀性强的流体应走管程高温、高压和腐蚀性强的流体应走管程,发酵罐设计发酵罐设计 随着生化技术和生化产品的不断随着生化技术和生化产品的不断开

54、展开展, ,制药设备越来越严格的制药设备越来越严格的GMP GMP 要求要求, ,对发酵罐的大型化对发酵罐的大型化, ,结构设结构设计、搅拌通气效率以及防止发酵计、搅拌通气效率以及防止发酵罐的染菌也提出了越来越高的要罐的染菌也提出了越来越高的要求。在发酵罐的设备设计中求。在发酵罐的设备设计中, ,不但不但要严格按照发酵工艺的需要要严格按照发酵工艺的需要, ,严格严格的不染菌的不染菌, ,而且还要提高发酵水平而且还要提高发酵水平, ,降低能耗。降低能耗。发酵罐设计计算内容发酵罐设计计算内容n搅拌设备设计包括工艺和机械结构两个局部搅拌设备设计包括工艺和机械结构两个局部, , n工艺程设计为机械设计

55、提出原始条件工艺程设计为机械设计提出原始条件, ,n生产量、操作方式、最大工作压力生产量、操作方式、最大工作压力, ,最高工作温度、最高工作温度、工作介质物性和腐蚀情况等。工作介质物性和腐蚀情况等。n有时还需提出传热面的型式和传热面积、搅拌器的有时还需提出传热面的型式和传热面积、搅拌器的形式、搅拌的转速和功率形式、搅拌的转速和功率n机械设计机械设计, , 对搅拌设备的容积、搅拌装置、传动装对搅拌设备的容积、搅拌装置、传动装置和轴封装置进行合理的选型置和轴封装置进行合理的选型, , 强度计算和结构计强度计算和结构计算、设计。算、设计。动设备部件的设动设备部件的设计、计算步骤计、计算步骤一、搅拌装

56、置的设计一、搅拌装置的设计1传动装置的设计传动装置的设计2搅拌轴的设计搅拌轴的设计3联轴器的选取联轴器的选取4轴承的选取及其轴承寿命的核算轴承的选取及其轴承寿命的核算5密封装置的选取密封装置的选取6搅拌器的设计搅拌器的设计7搅拌轴的临界转速搅拌轴的临界转速减速机减速机传统发酵罐选用的减速机大多为皮带减速机的原因传统发酵罐选用的减速机大多为皮带减速机的原因: :n皮带减速机造价较低、噪声小皮带减速机造价较低、噪声小,操作和维修较方便操作和维修较方便,运转运转一段时间后一段时间后,易损的零件只有皮带易损的零件只有皮带,更换方便更换方便,对机修人对机修人员要求不高。员要求不高。n问题问题: :皮带减

57、速机外形尺寸较大皮带减速机外形尺寸较大,传动效率相对较低传动效率相对较低,速速比不能严格控制。比不能严格控制。,采用立式齿轮减速机采用立式齿轮减速机,大功率的立式大功率的立式齿轮减速机组装后高度很高齿轮减速机组装后高度很高,发酵工厂在厂房高度上很发酵工厂在厂房高度上很难接受。大功率齿轮减速机目前国产的噪声较大难接受。大功率齿轮减速机目前国产的噪声较大,操作操作人员长期在高噪声的环境下操作人员长期在高噪声的环境下操作,带来环保上的问题。带来环保上的问题。搅拌轴的位置和密封搅拌轴的位置和密封n发酵罐发酵罐, ,搅拌轴的密封常采用单端面非平衡型的机械密搅拌轴的密封常采用单端面非平衡型的机械密封封,

58、,密封能根本上满足发酵罐的要求密封能根本上满足发酵罐的要求, ,但密封液会不可但密封液会不可防止地漏入罐内防止地漏入罐内, ,造成对发酵液的污染。造成对发酵液的污染。n增加一只收集器增加一只收集器, ,并对其高度有一定要求并对其高度有一定要求, ,以至确保密以至确保密封液不漏入发酵罐内封液不漏入发酵罐内, ,而被引至罐外而被引至罐外, ,n发酵罐搅拌轴采用底部安装的问题发酵罐搅拌轴采用底部安装的问题联轴节联轴节n由于检修由于检修, ,厂房高度等方面的原厂房高度等方面的原因因, ,考虑轴吊装的可能性考虑轴吊装的可能性, ,在发酵在发酵罐内一般设联轴节连接分段搅拌罐内一般设联轴节连接分段搅拌轴轴n大多数采用夹壳式联轴节大多数采用夹壳式联轴节, ,该型该型式联轴节装卸方便式联轴节装卸方便, ,但