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LT-600型固定式夾層鍋型固定式夾層鍋 l 學(xué)學(xué) 院：院：工 學(xué) 院 l 姓姓 名：名：張 錦 l 學(xué)學(xué) 號：號：20052598 l 專專 業(yè)：業(yè)：機械設(shè)計制造及其自動化 l 年年 級：級：20005級2班 l 指導(dǎo)教師：指導(dǎo)教師：涂建平 老師 4/23/20231一一.夾層鍋簡介夾層鍋簡介 1.用途:夾層鍋又名蒸汽鍋、蒸煮鍋、夾層蒸汽鍋。廣泛應(yīng)用于糖果、制藥、乳品、酒類、糕點、蜜餞、飲料、罐頭、鹵味等食品的加工，是食品加工提高質(zhì)量、縮短時間、改善勞動條件的良好設(shè)備。4/23/20232 2.工作原理:夾層鍋是以一定壓力的蒸汽為熱源。工作時，物料從進料口輸送至鍋內(nèi)。然后進氣管通蒸汽,達到了工作壓力時關(guān)閉進氣閥門。通蒸氣時，如果壓力過大,則安全閥自動打開，釋放多余的壓力。當(dāng)夾套內(nèi)有冷凝水時,疏水閥工作,排出冷凝水。加熱完畢后，打開卸料閥,物料則排放出來。4/23/20233二二.整體設(shè)計整體設(shè)計 夾層鍋的整體外觀：夾層鍋的整體外觀：4/23/20234夾層鍋夾層鍋鍋鍋體體鍋鍋體體接接管管支支腳腳疏疏水水閥閥安安全全閥閥攪攪拌拌裝裝置置支支撐撐板板及及底底座座傳傳動動裝裝置置4/23/20235 1.鍋體:內(nèi)層鍋 內(nèi)層鍋形狀為一個半球殼與一段圓柱殼.球殼半徑為600mm圓柱殼高160mm.加工方法為沖壓。參考GB150-1998內(nèi)層鍋選用材料不銹鋼OCr18Ni9，內(nèi)層鍋壁厚為4mm。l 外層鍋 參照GB150-1988，外層鍋材料選用Q235-B鋼，加工方法為沖壓?？紤]到內(nèi).外二層之間要通蒸氣以及外層內(nèi)壁必須附加一層隔熱層，取內(nèi)層鍋與外層鍋的距離為50mm，則外層鍋的內(nèi)徑為654mm，壁厚為3mm。4/23/20236鍋體的形狀如下:4/23/20237 2.鍋外接管:鍋外接管分別有：進氣孔接管、出氣 孔接管、排水孔接管、卸料孔接管。都選用材料：四根接管分別都加工有螺紋，用于連接外部結(jié)構(gòu)。接管與鍋體的連接方式為焊接，焊接時的技術(shù)要求：接管的插入必須到位，焊接必須焊透。4/23/20238 3.支腳:支腳由支腳體及支腳墊片焊接而成，選用材料：HT150。4/23/20239 4.疏水閥:疏水閥全稱自動蒸氣疏水閥，又名阻氣排水閥。它能自動地從蒸氣管路或容器中排除凝結(jié)水。空氣及其它不凝性氣體。并能防止蒸汽泄漏的一類自動閥門。在此設(shè)備中選用的疏水閥型號為：CS11H164/23/202310此型號疏水閥：4/23/202311 5.安全閥:安全閥又稱排氣閥。是自動閥的一種。根據(jù)工作壓力能自動啟閉，安裝于設(shè)備或管路上。當(dāng)設(shè)備或管道內(nèi)壓力超過規(guī)定值時，即自動開啟，釋放壓力，從而達到安全保護的目的。在此設(shè)備中，根據(jù)工作需要，選擇安全閥的型號為：A27W10T4/23/202312此型號安全閥外形如下：4/23/202313 6.攪拌裝置:6.1攪拌器 攪拌器由攪拌軸與攪拌葉片焊接而成。材料均采用45鋼。其大體形狀如下：4/23/202314 6.2聯(lián)軸器:經(jīng)過受力分析，求得攪拌軸的軸徑，然后依據(jù)軸徑選用 凸緣聯(lián)軸軸器YL10 4/23/202315 此聯(lián)軸器的性能參數(shù):型號公稱轉(zhuǎn)矩TNNm軸孔直徑d(H7)軸孔長度LDD1螺栓L0mm質(zhì)量 mkgmm鋼Y型J1Z1型數(shù)量n直徑MmmY型J1Z1型YL10YLD10630600045-60112/14284/10716013012(6)M12229/289173/21912.464/23/202316 7.傳動裝置:7.1電動機及減速機 對于此類容器的攪拌器，一般采用立式豎直軸傳動，所以選用的電動機及減速機為立式安裝形式的。4/23/202317 依據(jù)工作需求以及安裝尺寸的大小,選用單級立式擺線針輪減速器:BLY1.5B235 此減速器與電機配套使用.具有傳動比大,傳動效率高.輸出軸轉(zhuǎn)速范圍為17至160r/min.結(jié)構(gòu)緊湊,相對體積小,重量輕.傳動功率范圍為0.09至55KW.4/23/202318其具體安裝尺寸如下：基本參數(shù)如下:功率:P=1.5KW滿載轉(zhuǎn)速:n=1400r/min減速比:i=35公稱許用轉(zhuǎn)矩:M=400Nm重量M=83Kg 4/23/202319 7.2底座:為了使減速機的裝卸及維修方便。在減速機下面設(shè)計一個底座。然后將底座焊接于支撐板上。減速機只需用螺栓連接在底座上就行了。4/23/202320底座如圖:4/23/202321 7.4支撐板:支撐板焊接在鍋體上，用于支撐電機。4/23/202322三三.鍋體隔熱層鍋體隔熱層 為了減少熱量的損失，在外層鍋的內(nèi)壁用高溫粘接劑粘貼一層隔熱層。隔熱層從里向外依次涂有防水膠膜和防水漆膜,中間是保溫材料 4/23/202323 4/23/202324總結(jié) 為期數(shù)月的畢業(yè)設(shè)計，讓我在專業(yè)知識和專業(yè)技能上有了一個新的提高，在專業(yè)軟件使用上達到了相對熟練的程度，特別對機械設(shè)備整體設(shè)計理解上也有了更加深刻的認識?？偟膩碚f，本次畢業(yè)設(shè)計是對四年來我專業(yè)知識的一個系統(tǒng)總結(jié)和完善。然而，求知之路漫漫而修遠兮，我將在工作崗位上繼續(xù)加強學(xué)習(xí)，不斷充實自己，提高自己，完善自己。4/23/202325敬請各位老師批評指正謝謝！4/23/202326LT-600 固定式夾層鍋設(shè)計說明書 I 摘 要 本設(shè)計的設(shè)備是一食品類的煮熟設(shè)備夾層鍋。介紹了夾層鍋的用途、特 性、工作原理等方面。此設(shè)計對夾層鍋的多方面作了一定的改進。給此設(shè)備增 加了一攪拌裝置，在工作過程中均勻物料，使其能方便加工粘度高及導(dǎo)熱率低 的物料，從而擴大了夾層鍋的使用范圍。增設(shè)了一安全閥,保障設(shè)備的安全工作。 增設(shè)了一疏水閥，提高工作效率。并且在各零件的選材及外觀方面都作了較全 面的分析。最后對夾層鍋的生產(chǎn)能力方面作了一定的分析計算。 關(guān)鍵詞：煮熟 夾層鍋 攪拌 物料 安全閥 生產(chǎn)能力 Fixed layered pot This desingn is about a equepment used in food boiledlayered potFirst 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 potIn the design I addition a draining valve，Improve the working efficiencyAnd in various parts of the material and appearance have made a more comprehensive analysis of the equipmentFinally ，I analysis the production capacity and thermal aspects of the layered pot Key words：food boiled layered pot mixing materials safety valve production capacity LT-600 固定式夾層鍋設(shè)計說明書 II 目 錄 1 緒 論 .-1- 1.1 夾層鍋用途及特性 .-1- 1.2 夾層鍋的分類及主要性能參數(shù) .-1- 1.2.1 夾層鍋的分類 .-1- 1.2.2 夾層鍋主要技術(shù)特性、參數(shù) .-1- 1.3 夾層鍋使用注意事項 .-3- 1.4 夾層鍋維護保養(yǎng) .-3- 2 夾層鍋整體設(shè)計 .-4- 2.1 性能參數(shù)的確定 .-4- 2.2 設(shè)備的主要組成部分 .- 4- 3 夾層鍋各零部件的設(shè)計 .-5- 3.1 鍋體 .-5- 3.1.1 內(nèi)層鍋 .- 5- 3.1.2.外層鍋 .- 7- 3.1.3.開孔補強的考慮 .- 7- 3.2 鍋外接管 .- 9- 3.2.1.進氣孔接管的取用 .- 9- 3.2.2.出氣孔接管的取用 .- 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 支腳 .- 12- 3.4 疏水閥的選用 .- 14- 3.4.1 疏水閥簡介 .- 14- 3.4.2 疏水閥選擇 .- 14- 3.5 安全閥的選用 .- 16- 3.5.1 安全閥簡介 .- 16- 3.5.1 安全閥選擇 .- 17- 3.6 攪拌裝置 .- 19- 3.6.1 攪拌器 .- 19- 3.6.2 攪拌軸 .- 21- 3.7 傳動裝置 .- 25- 3.7.1 電動機及減速機的選用 .- 25- 3.7.2 底座的設(shè)計 .- 26- 3.7.3 螺栓的選用 .- 26- 3.7.4 支撐板的設(shè)計 .- 26- 4 夾層鍋的有關(guān)計算 .-27- 5 鍋體隔熱層 .-27- 6 夾層鍋的整體外觀 .-28- LT-600 固定式夾層鍋設(shè)計說明書 III 7 總結(jié) .-29- 參考文獻 .-30- 致謝 .-31- LT-600固定式夾層鍋設(shè)計說明書
1緒論
1.1夾層鍋用途及特性
1.用途：不銹鋼夾層鍋又名夾層蒸氣鍋，廣泛用于糖果、制藥、乳品 、酒類、糕點、飲料、蜜餞、罐頭等食品加工，也可用于大型餐廳或食堂熬湯、燒
菜、燉肉、熬粥等，是食品加工提高質(zhì)量、縮短時間、改善勞動條件的優(yōu)良
設(shè)備。
2.工作原理:工作時,物料從進料口輸送至鍋內(nèi)。然后進氣管通蒸汽,達到了工作壓力時關(guān)閉進氣閥門。通蒸氣時,如果壓力過大,則安全閥自動打開,釋放多余的壓力。當(dāng)夾套內(nèi)有冷凝水時,疏水閥工作,排出冷凝水。加熱完畢后,打開卸料閥,物料則排放出來。
3. 特性：夾層鍋以一定壓力的蒸汽為熱源（也可選用電加熱），夾層鍋具有受熱面積大、熱效率高、加熱均勻、液料沸騰時間短、加熱溫度容易控制等特點。夾層鍋鍋內(nèi)層鍋體(內(nèi)鍋)采用耐酸耐熱的奧氏型不銹鋼制造,配有壓力表和安全閥,外型美觀、安裝容易、操作方便、安全可靠。
1.2夾層鍋的分類及主要性能參數(shù)
1.2.1 夾層鍋的分類
1）按結(jié)構(gòu)形式分為：固定式夾層鍋和可傾式夾層鍋；
2）按有無攪拌裝置分為:帶攪拌式夾層鍋與不帶攪拌式夾層鍋；
3）按加熱方式分為：電加熱夾層鍋、蒸汽加熱夾層鍋。
1.2.2 夾層鍋主要技術(shù)特性、參數(shù)
1）各型號夾層鍋受熱面積及液料沸騰時間表
型號
受熱面積
（M2）
參數(shù)
?沸騰時間
（min)
液料及加入量
(Kg)
蒸氣壓力
(MPa)
G50
0.45
自來水50
0.3
4~5
G100
0.58
自來水100
0.3
5~6
G150
0.88
自來水100
0.3
6~7
G200
1.13
自來水100
0.3
?8~9
G300
1.43
自來水100
0.3
10~15
G400
1.75
自來水100
0.3
11~18
G500
2.00
自來水200
0.3
15~20
G600
2.30
自來水200
0.3
15~20
表1.1 各型號夾層鍋受熱面積及液料沸騰時間表
2）各型號夾層鍋性能參數(shù)
產(chǎn)品
型號
公稱容量(L)
形式
額定工作壓力
(MPa)
攪拌速度
(r/min)
最大可傾角
進出口管徑(inch)
電機功率
(kw)
直徑×深(cm)
G50-I
50/52×40
可傾
0.09
0.5
?
90°
1/2"
?
G50-II
攪拌
36
0.55
G100-I
100/70×50
可傾
0.09
0.5
?
90°
3/4"
?
G100-II
攪拌
36
0.55
G100-III
攪拌
?
0.55
G200-I
200/80×55
可傾
0.09
0.5
?
90°
3/4"
?
G200-II
攪拌
36
0.55
G200-III
固定
?
?
G300-I
300/90×60
可傾
0.09
0.5
?
90°
3/4"
?
G300-II
攪拌
36
0.75
G300-III
固定
?
?
G400-I
400/100×65
可傾
0.09
0.5
?
90°
3/4"
?
G400-II
攪拌
36
0.75
G400-III
固定
?
?
G500-I
500/110×72
可傾
0.09
0.5
?
90°
3/4"
?
G500-II
攪拌
36
1.10
G500-III
固定
?
?
G600-I
600/120×80
可傾
0.09
0.5
?
90°
3/4"
?
G600-II
攪拌
36
1.50
G600-III
固定
?
?
表1.2各型號夾層鍋性能參數(shù)
1.3夾層鍋使用注意事項
1、使用蒸氣壓力，不得長時間超過定額工作壓力。
2、進汽時應(yīng)緩慢開啟進汽閥，直到需用壓力為止，冷凝水出口處的截
止閥，如裝有疏水器，應(yīng)始終將閥門打開；如無疏水器，則先將閥門打開
直到有蒸氣溢出時再將閥門關(guān)小,開啟程度保持在有少量水汽溢出為止。
3、對安全閥，可根據(jù)用戶自己使用蒸氣的壓力，自行調(diào)整。
4、蒸氣鍋在使用過程中，應(yīng)經(jīng)常注意蒸氣壓力的變化，用進汽閥適
時調(diào)整。
5、停止進氣后，應(yīng)將鍋底的直嘴旋塞開啟，放完余水。
6、可傾式和攪拌式夾層鍋，每班使用前，應(yīng)在各轉(zhuǎn)動部位加油；攪
拌式夾層鍋鍋體面上的部件，建議采用熟菜油；其它各處均采用30#--
40#機械油。
1.4夾層鍋維護保養(yǎng)
1、進汽管和出水管接頭漏汽，當(dāng)選緊螺帽不解決問題時，應(yīng)添加或更換填料。
2、壓力表和安全閥應(yīng)定期檢查，如有故障及時調(diào)換和修理。
3、減速箱開始使用50小時后，應(yīng)拆下來放掉潤滑油，用煤油或柴油沖洗，加入30#--40#干凈機油，使用150小時后，第二次換油，以后可視具體情況，每使用到1000小時左右換油一次。
4、防銹油剝落，應(yīng)及時涂刷，涂外鍋的油漆，建議采用X55-3鋁粉乙烯耐水漆。
5、本鍋使用5年后，建議進行安全性水壓試驗，以后進行水壓試驗的間隔時間，按各地技術(shù)部門的要求進行。
水壓試驗的壓力P水按下列情況決定：
當(dāng)額定工作氣壓P額＜0.6MPa時,P水=0.15MPa;
當(dāng)額定工作氣壓P額=0.6-0.8MPa時,
P水=P額+0.3MPa
6、本鍋外層鍋體使用3毫米厚的鋼板制造,鋼號Q235,當(dāng)外鍋經(jīng)多年銹蝕減薄到2mm以下時,應(yīng)停止使用。
7、本鍋不銹鋼的焊接和不銹鋼其它鋼材連接處的焊接,應(yīng)采用不銹鋼焊條奧102、奧107、奧132、奧137,不宜采用其它牌號。
2夾層鍋整體設(shè)計
此次設(shè)計的夾層鍋型號為:LT-600 L指立式。T指夾套材質(zhì)為碳鋼。600指有效容積為600L。
2.1性能參數(shù)的確定
1.最大工作壓力:0.35Mpa
2.設(shè)計壓力:
3.工作溫度:145℃
4.容積:600L
5.容器直徑:600mm
6.容器高度:760mm
7.腐蝕裕量:C=1mm
2.2設(shè)備的主要組成部分
1.鍋體—夾層鍋的主要部分,主要作用為盛裝物料與通壓力蒸氣。
2.管口的接管—用于連接鍋體與外部結(jié)構(gòu)。
3.支腳—用于支撐鍋體。
4.疏水閥—用于排冷凝蒸汽水。
5.安全閥—排蒸氣及控制氣體的壓力。
6.攪拌裝置—攪拌物料,使物料均勻受熱。
7.支撐板及底座—支撐減速機及電動機。
8.傳動裝置—設(shè)備的動力機構(gòu),帶動攪拌器運行。
3夾層鍋各零部件的設(shè)計
3.1鍋體
鍋體由內(nèi)層鍋與外層鍋焊接而成
3.1.1內(nèi)層鍋
1.材質(zhì)的確定
在滿足安全和使用條件的前提下，還要考慮工藝性和經(jīng)濟性。
參考GB150-1998內(nèi)層鍋選用材料不銹鋼OCr18Ni9, 固溶1010~1150快冷處理，拉伸強度，屈服強度，彎曲疲勞極限，扭剪疲勞極限。
內(nèi)層鍋形狀為一個半球殼與一段圓柱殼。球殼半徑為600mm圓柱殼高160mm.加工方法為沖壓。
滿載物料時,鍋受物料給的力.示意圖:
2.受力分析及壁厚的確定
滿載非工作狀態(tài)時.內(nèi)層鍋所受拉力：
其中
為物料的密度 取
當(dāng)時，
拉伸強度條件
A—內(nèi)層鍋體的橫截面積
S—安全系數(shù)，材質(zhì)均勻，載荷和應(yīng)力計算不夠精確時取
正常工作時，夾層鍋受外壓力0.35Mpa的作用。
當(dāng)球殼受外壓力時存在著可能失穩(wěn)的問題.即存在于外壓球殼上的壓縮應(yīng)力經(jīng)常是當(dāng)它的數(shù)值還遠遠低于材料屈服極限時,球壁會突然被壓癟,這時圓形橫截面一瞬間變成了曲波形.因此這是一個外壓球殼的穩(wěn)定計算。
參照GB150-1988 只能用推算的方法算得鍋的壁厚。算得的厚度為4mm
計算方法如下:
假設(shè):a),令定出
b)利用公式計算系數(shù)A=0.000625
c)根據(jù)所用材料查圖表求得系數(shù)B=60
則許用外壓力小于0.35Mpa
為內(nèi)層鍋的名義厚度
內(nèi)層鍋的有效厚度
A. B均為BG150-1988圖-3~圖-10查找的系數(shù)
C 為腐蝕裕量.取1mm
由以上的計算，可知:內(nèi)層鍋的厚度符合工作需求
3.壓力試驗
容器制造時鋼板經(jīng)彎卷或焊接或拼裝工序以后,能否承受規(guī)定的工作壓力。是否會發(fā)生過大的變形。在規(guī)定的工作壓力作用下.焊縫等處又會不會發(fā)生局部滲漏?必須經(jīng)過壓力試驗予以考核。
采用液壓試驗:液壓試驗時壓力應(yīng)緩慢上升,達到規(guī)定的試驗壓力()后,保壓10-30分鐘,然后降至設(shè)計壓力p.至少再保持30分鐘,以檢查容器的密封性及強度。
液壓試驗強度條件:
此內(nèi)層鍋用沖壓而得,無焊接.因此焊接系數(shù)
故強度符合條件
3.1.2外層鍋
1.材質(zhì)的確定
選用Q235-B。材料的力學(xué)性能:屈服點 抗拉強度 加工方法為沖壓.
2.尺寸的確定
考慮到內(nèi).外二層之間要通蒸氣以及外層內(nèi)壁必須附加一層隔熱層。取內(nèi)層鍋與外層鍋的距離為50mm.則外層鍋的內(nèi)徑為654mm
設(shè)其厚度為
則:
鍋內(nèi)壁要附加一層隔熱層.不受介質(zhì)的腐蝕。可以不考慮腐蝕因素
因此取壁厚
3.壓力試驗
同樣外層鍋也采用液壓試驗:液壓試驗時壓力應(yīng)緩慢上升,達到規(guī)定的試驗壓力()后,保壓10-30分鐘,然后降至設(shè)計壓力p。至少再保持30分鐘,以檢查容器的密封性及強度。
液壓試驗強度條件:
此內(nèi)層鍋用沖壓而得,無焊接.因此焊接系數(shù)
故強度符合條件
3.1.3開孔補強的考慮
由于工作的需要,須在內(nèi)層鍋的鍋底開一個孔,用于排料。在外層鍋上開四個孔。各用于進氣.出氣.排水.排料。
由于在內(nèi).外層鍋上都開了孔。開孔后器壁金屬連續(xù)性受到破壞。產(chǎn)生峰值應(yīng)力。又由于器壁是二向應(yīng)力,在開孔處裝有接管。所以在開孔邊緣出現(xiàn)的多種應(yīng)力疊加的較復(fù)雜應(yīng)力集中的狀況。
影響應(yīng)力集中的因素如下:
1.開孔孔徑的相對尺寸d/D越大.應(yīng)力集中情況越嚴(yán)重所以開孔不宜于過大。
2.被開孔殼體的厚度/D越小.應(yīng)力集中情況越嚴(yán)重。
為了改善應(yīng)力集中的情況.須在開孔處局部補強.具體辦法:在開孔處一定范圍內(nèi)(此范圍的B=2d)補焊一塊金屬板以使該處得到局部增強。對于靜壓,常溫,中低壓容器常用的結(jié)構(gòu)為補強圈。補強圈的材料一般與器壁相同。厚度也與器壁相同。
依據(jù)實際工作需要以及影響應(yīng)力集中的因素。設(shè)計開孔尺寸如下:進氣孔.D=20mm出氣孔D=20mm(參照下述選擇的安全閥)排料孔D=30mm排水孔D=15mm
3.2鍋外接管
3.2.1進氣孔接管
選取材料:因其工作為通氣。工作環(huán)境介質(zhì)為水蒸氣。因此選擇不銹鋼0Cr18Ni9
其力學(xué)性能:拉伸強度，屈服強度，彎曲疲勞極限，扭剪疲勞極限
根據(jù)上面設(shè)計的進氣孔孔徑為20mm
則進氣接管管外徑為20mm
設(shè)其厚度為
利用公式
求得其厚度
考慮到加工的方便等因素.取厚度為5mm于是管的孔徑為10mm
設(shè)計接管長度為65mm 加工M101.5 長為30mm的內(nèi)螺紋.用于連接外部進氣機構(gòu)。
示意圖如下:
3.2.2出氣孔接管
選取材料:因其工作為通氣。工作環(huán)境介質(zhì)為水蒸氣。因此選擇不銹鋼0Cr18Ni9
根據(jù)上面設(shè)計的出氣孔孔徑為20mm
則出氣接管管外徑為20mm
依據(jù)下述所選的安全閥.出氣接管的內(nèi)徑為15mm
如上算法取管的厚度為2.5mm于是管的孔徑為15mm
設(shè)計接管長度為30mm 加工M151.5 長為15mm的內(nèi)螺紋,用于連接外部進氣機構(gòu)。
3.2.3排水孔接管
選取材料:因其工作為通氣.工作環(huán)境介質(zhì)為水蒸氣。因此選擇不銹鋼0Cr18Ni9
根據(jù)上面設(shè)計的排水孔孔徑為15mm
則排水接管管外徑為15mm
如上算法取管的厚度為2.5mm于是管的孔徑為10mm
設(shè)計接管長度為45mm 加工M151.5 長為25mm的外螺紋。用于連接外部機構(gòu)。 示意圖如下:
3.2.4排料孔接管
選取材料:因其工作于兩層鍋之間。外表面工作環(huán)境為水蒸氣,內(nèi)表面工作環(huán)境為物料。因此選擇不銹鋼0Cr18Ni9
根據(jù)上面設(shè)計的排料孔孔徑為30mm
因為此接管連接到了內(nèi)層鍋。中間有一部分在內(nèi)層鍋與外層鍋之間.受外壓力的作用。
可以依據(jù)外壓圓筒環(huán)向失穩(wěn)的臨界壓力計算公式:
其中為筒體的有效壁厚,mm
為筒體的外直徑,mm
L為筒體的計算長度
計算得:
考慮到加工的方便等因素.取厚度為5mm
于是接管的孔徑為20mm
設(shè)計接管長度為95mm 加工M301.5 長為25mm的外螺紋.用于連接外部排料機構(gòu)。
3.3支腳
支腳選擇材料鑄造鐵HT150 材料的力學(xué)性能:
鍋體采用三個支腳支撐.位置設(shè)計如下:
為了保證排水與卸料的方便.取鍋底離地面距離為H為約為500mm.
算得:L=621mm 取用L=620mm
支腳的作用為支撐鍋體.因此當(dāng)鍋內(nèi)滿裝物料時.支腳應(yīng)該要有足夠的強度.
當(dāng)滿載物料時.整個鍋及鍋內(nèi)物料總質(zhì)量(鍋的重量忽略)
鍋由三個支腳支撐.因此單個支腳受力
設(shè)支腳的橫截面積為
應(yīng)滿足
算得
在此設(shè)定的支腳形式為：三棱錐形式.為不使支腳壓壞地面.特在下方焊上一塊墊板.
示意圖如下:
具體尺寸見圖紙.面積最小截面為截面B-B
算得其面積A=3359 大于以上算出的13.525.因此符合工作要求.
3.4疏水閥的選用
3.4.1疏水閥簡介
疏水閥全稱自動蒸氣疏水閥,又名阻氣排水閥.它能自動地從蒸氣管路或容器中排除凝結(jié)水.空氣及其它不凝性氣體.并能防止蒸汽泄漏的一類自動閥門.
疏水閥的工作原理如下:
1.當(dāng)設(shè)備剛啟動時，疏水閥是涼的，膜盒感溫元件收縮，閥口（A）開放，連續(xù)排出初始空氣，實現(xiàn)快速啟動。
2.當(dāng)冷凝水進入疏水閥時空氣從閥口（A）排出，浮球隨冷凝水液位上升，冷凝水從閥口（B）排出。
3.當(dāng)熱凝水及蒸汽進入疏水閥時，膜盒內(nèi)感溫液體受熱膨脹，帶動閥芯關(guān)閉閥口（A），浮球隨凝結(jié)水液位調(diào)節(jié)閥口（B），排出冷凝水。
4.當(dāng)沒有凝結(jié)水進入疏水閥時，浮球隨液位下降關(guān)閉閥口（B），由于閥口（B）總是在凝結(jié)水位以下，形成水封，無蒸汽泄漏。
3.5.2疏水閥選擇
根據(jù)此設(shè)備上疏水閥的工作壓力及工作溫度.選用CS11H-16螺紋自由浮球式蒸汽疏水閥
自由浮球式蒸汽疏水閥的結(jié)構(gòu)簡單，內(nèi)部只有一個精細研磨的不銹鋼空心浮球，既是浮子又是啟閉件，無易損零件，使用壽命很長。裝置剛起動時，管道內(nèi)出現(xiàn)空氣和低溫冷凝水，手動排空氣閥能迅速排除不凝結(jié)氣體，疏水閥開始進入工作狀態(tài)，低溫冷凝水流進疏水閥，凝結(jié)水的液位上升，浮球上升，開啟閥門。裝置很快提升溫度，管道內(nèi)溫度上升到飽和溫度之前，自動排空氣閥已經(jīng)關(guān)閉；裝置進入正常運行狀況，凝結(jié)水減少，液位下降，浮球隨液位升降調(diào)節(jié)閥孔流量；當(dāng)凝結(jié)水停止進入時，浮球隨介質(zhì)流向逼近閥座，關(guān)閉閥門。自由浮球式蒸汽疏水閥的閥座總處于液位以下，形成水封，無蒸汽泄漏。
材質(zhì)：閥體、閥蓋：鑄鐵
閥座、球罩：不銹鋼
規(guī)格及技術(shù)參數(shù) ：
公稱通徑（ DN ）： 15mm ；
公稱壓力（ PN ）： 1.6-4.0Mpa ；
最高工作壓力 (PMO) ： 0.4 Mpa ；
最高工作溫度 (TMO) ： 350 ℃；
工作介質(zhì)：蒸汽凝結(jié)水；
無負荷漏氣率小于 3% ；過冷度 0.5%
排水量表
型號
通徑 (mm)
最高工作壓力
不同壓差 (△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
3.5安全閥的選用
3.5.1安全閥簡介
1
安全閥又稱排氣閥。是自動閥的一種。根據(jù)工作壓力能自動啟閉，安裝于設(shè)備或管路上。當(dāng)設(shè)備或管道內(nèi)壓力超過規(guī)定值時，即自動開啟，釋放壓力，從而達到安全保護的目的。
2安全閥的分類
<1>按其整體結(jié)構(gòu)及加載機構(gòu)的不同可以分為重錘杠桿式、彈簧式和脈沖式三種。
<2>按照介質(zhì)排放方式的不同，安全閥又可以分為全封閉式、半封閉式和開放式等三種。
<3>按照閥瓣開啟的最大高度與安全閥流道直徑之比來劃分，安全閥又可分為彈簧微啟示封閉高壓式安全閥和彈簧全啟式安全閥兩種。
<4>按作用原理分類，可以分為直接作用式安全閥和非直接作用式安全閥。
<5>按壓力是否調(diào)節(jié)分類，可分為固定不可調(diào)安全閥和可調(diào)安全閥。
3安全閥的工作原理
當(dāng)設(shè)備內(nèi)壓力沒超過額定值時.閥芯不開啟.
當(dāng)設(shè)備內(nèi)壓力超過額定值時.閥芯開啟.釋放壓力.
3.5.2安全閥選擇
1. 安全閥工作環(huán)境的壓力為0.35Mpa
2. 安全閥的工作溫度為夾層鍋的工作溫度147℃
3. 工作介質(zhì)為蒸氣.因此選用不封閉帶扳手全啟式安全閥
4. 選擇閥的公稱直徑為15mm
根據(jù)上述選用A27W-10T型外螺紋彈簧全啟式安全閥
本閥適用于工作溫度小于等于200度的空氣,水,蒸汽等介質(zhì)的設(shè)備或管道上，作為超壓保護裝置，當(dāng)設(shè)備或管道內(nèi)壓力超過允許值時，閥門自動開啟。繼而全量排放，當(dāng)壓力低到規(guī)定值時，閥門自動關(guān)閉，保證設(shè)備安全運行。
本安全閥的材質(zhì)
閥體：鑄鐵
閥桿、閥瓣、閥座：鑄銅
彈簧：硅錳銅
調(diào)節(jié)螺絲：黃銅
3.6攪拌裝置
3.6.1攪拌器
采用框式.示意圖如下:
1攪拌器功率的計算
其中:N攪拌器消耗的功率
:功率準(zhǔn)數(shù)
:攪拌的雷諾數(shù)
:攪拌的佛魯特數(shù)
因夾層鍋的功用為煮各類物料.再以牛奶為例
查得其粘度為110~250(110~250)
物體粘度隨溫度升高而降.正常情況下牛奶粘度不能達到250因此這里計算取其值為200
計算攪拌的雷諾數(shù)
在層流區(qū).可以不考慮佛魯特數(shù).
因此: 為功率因數(shù)
進一步得到:
2電動機功率的計算
K為啟動時功率超載系數(shù),大多情況可以取1
為傳動機構(gòu)效率
為軸封損失功率
為攪拌器需要的功率
其中： —— 變速機效率，取值為0.98
—— 聯(lián)軸器效率，取值為0.97
此夾層鍋密封要求不嚴(yán)格.因此可以不采用軸封裝置.則
查電動機手冊,圓整為電動機的額定功率=1.5KW
3攪拌器強度的校核
槳葉使用材料45鋼.其力學(xué)性能:
這種槳葉是具有兩個完全一樣的對稱槳葉組成.作用力均布在兩個槳葉上.使槳葉產(chǎn)生彎矩.最易斷裂處是在輪轂根部.如圖截面.此處彎矩值等于攪拌軸受扭矩的一半.
彎矩值
槳葉斷面有兩個部分如下圖所示:
其抗彎斷面模量
因此攪拌器符合強度條件.可用
3.6.2攪拌軸
攪拌軸的三項功能:傳遞旋轉(zhuǎn)運動.傳遞扭轉(zhuǎn)力偶矩.傳遞功率
因該軸主要承受轉(zhuǎn)矩，從強度及實際工作條件方面來考慮，應(yīng)選用圓截面
<1>材料的選擇
所選材料為45鋼 經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，
其機械性能:
<2>軸徑的初步確定
因軸主要承受扭矩..
扭轉(zhuǎn)強度條件為:
對實心圓軸.
可得軸的最小直徑:
軸的最小直徑是安裝在聯(lián)軸器處的直徑.為了使所選的軸直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng),需同時選取聯(lián)軸器的型號.
聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩
考慮到轉(zhuǎn)矩變化很少,故取=1.3
則
查手冊選用聯(lián)軸器為YL型凸緣聯(lián)軸軸器YL10
型號
公稱
轉(zhuǎn)矩
TN
N·m
許用
轉(zhuǎn)速
[n]
r/min
鋼
軸孔
直徑d(H7)
軸孔長度
L
D
D1
螺栓
L0
mm
質(zhì)量
m
kg
mm
鋼
Y型
J1Z1型
數(shù)量
n
直徑
M
mm
Y型
J1Z1型
YL10
YLD10
630
6000
45-60
112/142
84/107
160
130
12
(6)
M12
229/289
173/219
12.46
故取軸的直徑d=45mm
<3>軸的受力分析
攪拌軸在其兩端受一對大小相等,轉(zhuǎn)向相反的外力矩M作用.扭矩圖如下:
<4>較核軸的強度
因軸上各點受的扭矩相等.
故安全.
<5>軸的剛度校核
工程上以單位長度扭轉(zhuǎn)角不超過許用扭轉(zhuǎn)角作為扭轉(zhuǎn)的剛度條件:
G為軸材料剪切彈性模數(shù) 45鋼
為軸截面極慣性矩.單位.對于實心軸
為許用扭轉(zhuǎn)角.取
故剛度符合工作要求
<6>鍵的選擇
軸與攪拌器的連接為焊接.與聯(lián)軸器的聯(lián)接采用普通平鍵聯(lián)接
根據(jù)軸徑d=45mm查手冊,選用普通平鍵A型.截面尺寸為128鍵.長
為20mm.材料為45號鋼.
<7>鍵聯(lián)接的強度驗算
鍵受到的擠壓應(yīng)力：
T—傳遞的轉(zhuǎn)軸，攪拌軸所受的最大轉(zhuǎn)矩
d—軸的直徑，；
h—鍵高度，h=8mm；
—鍵的工作長度，A型平鍵
—鍵聯(lián)接的許用擠壓應(yīng)力，對鑄鋼零件，取
所以，鍵聯(lián)接強度符合要求
3.7傳動裝置
傳動裝置設(shè)置在夾層鍋的頂部.采用立式布置.電動機經(jīng)減速裝置將轉(zhuǎn)速降低.至工藝要求的攪拌轉(zhuǎn)速.再通過連軸器帶動攪拌軸.減速機下設(shè)一機座以便安裝在夾層鍋的鍋蓋上.考慮到傳動裝置的裝卸檢修方便.在蓋上焊接一底座.整個傳動裝置連機座一起安裝在這個底座上.
3.7.1電動機及減速機的選用
對于此類容器的攪拌器,一般采用立式豎直軸傳動,所以選用的電動機及減速機為立式安裝形式的.
在以上對攪拌器的分析中,為了校核攪拌器.已經(jīng)對電動機的功率作了推算.為1.5KW.
依據(jù)工作需求以及安裝尺寸的大小,選用單級立式擺線針輪減速器:BLY1.5—B2—35 此減速器與電機配套使用.具有傳動比大,傳動效率高.輸出軸轉(zhuǎn)速范圍為17至160r/min.結(jié)構(gòu)緊湊,相對體積小,重量輕.傳動功率范圍為0.09至55KW.
其具體安裝尺寸如下:
基本參數(shù)如下:功率:P=1.5KW
滿載轉(zhuǎn)速:n=1400r/min
減速比:i=35
公稱許用轉(zhuǎn)矩:M=400Nm
重量M=83Kg
3.7.2底座的設(shè)計
為了使減速機的裝卸及維修方便.在減速機下面設(shè)計一個底座.然后將底座焊接于鍋蓋上.從而利于裝與拆.底座的材料選擇45鋼.
底座要與減速機的下部配合.因此設(shè)計如下:
在底座上加工了6個螺孔M10X1.5.用于聯(lián)接減速機用.
3.7.3螺栓的選用
<1>選用GB5780·86—M10
<2>螺栓的校核
螺栓組為不受任何工作載荷作用的緊螺栓聯(lián)接。盡管該聯(lián)接并不受任何工作載荷作用，但是由于裝配時已經(jīng)將螺母擰緊，因此，螺栓必然受到預(yù)緊力F＇和螺紋副摩擦力矩T的作用。按照第四強度理論，螺栓危險截面上的當(dāng)量應(yīng)力為
此處
故螺栓螺紋部分的強度條件為
式中經(jīng)查表可得，M10的=8.367mm，許用應(yīng)力取值范圍為3~4，取=3.5Mpa。 因此螺栓強度符合條件。
3.7.4支撐板的設(shè)計
在此鍋蓋上加一塊支撐板,用于支撐電動機及減速機.此板主要用途是支撐作用.而電機重不大.因此取材料為45鋼.板厚度為5mm
板的示意圖如下:
板上鉆兩個孔.其中一個用于通過傳動軸.另一個用于接進料管.
4夾層鍋的有關(guān)計算
4.1生產(chǎn)能力計算.
q— 每次加料量,kg
— 操作一次的周期時間,h,
5鍋體隔熱層
隔熱層用高溫粘接劑粘貼在夾層鍋外層壁體的內(nèi)壁
隔熱層外部從里向外依次涂有防水膠膜和防水漆膜,中間是保溫材料,從而減少熱量向空氣擴散,節(jié)約能源,縮短工作周期改善操作者作業(yè)條件,保證安全.
保溫材料最里面的是石棉,再一層是鋼絲網(wǎng),再一層耐火水泥,珍珠巖及石棉絲拌和的材料;再一層紗布,再一層高溫漆.總的厚度為20mm．
6夾層鍋的整體外觀
7總結(jié)
這次畢業(yè)設(shè)計讓我達到了深化理論、學(xué)以致用、理論與實踐結(jié)合的目的，給了我初步體現(xiàn)設(shè)計能力的機會，也反映了大學(xué)四年基礎(chǔ)及專業(yè)知識的學(xué)習(xí)情況。鑒于本人的知識水平和實踐經(jīng)驗所限，并在設(shè)計過程中考慮的問題不全面，所以設(shè)計出來的裝置必然存在著一些不足之處，結(jié)構(gòu)上也有需要改正的地方，敬請各位老師批評指正。
為了完成此項設(shè)計任務(wù)，我系統(tǒng)的回顧了大學(xué)四年所學(xué)的相關(guān)專業(yè)知識?？沼鄷r間就在考慮些有關(guān)設(shè)計的實際問題，由于我的設(shè)計偏向于機械設(shè)計，對他的詳細學(xué)習(xí)使我對機械設(shè)計基礎(chǔ)部分有了更深一步的了解。在設(shè)計過程中，我深感基礎(chǔ)知識、實踐經(jīng)驗及設(shè)計思路的重要性，特別是設(shè)計步驟間地關(guān)聯(lián)性及所需的嚴(yán)謹(jǐn)性。設(shè)計過程中查看了很多資料來形成自己的設(shè)計思路，并且提升了搜索相關(guān)資料的能力和效率，特別是運用《機械設(shè)計手冊》的能力，讓我更深刻地理解了理論聯(lián)系實際的重要性。
通過這次設(shè)計我受益匪淺，了解了有關(guān)設(shè)計的程序和規(guī)范，并懂得了作為設(shè)計技術(shù)人員應(yīng)具備的素質(zhì)和能力及精神。鞏固了所學(xué)知識，提升了CAD、PRO/E等畫圖軟件的應(yīng)用能力，和實踐、設(shè)計能力，拓寬了視野，為將來的學(xué)習(xí)和進一步的研究打下了基礎(chǔ)，積累了一定的經(jīng)驗。
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致 謝
這次畢業(yè)設(shè)計可以圓滿地完成，我要誠摯感謝我的指導(dǎo)老師涂建平老師。在這個學(xué)期初涂老師便給了我們課題，使我們有了更多的時間來準(zhǔn)備這次的設(shè)計。并且涂老師還帶我們參觀了農(nóng)大三康食品廠，在里面我熟悉了我要做的產(chǎn)品，從而達到更有目標(biāo)地做設(shè)計。在此次設(shè)計期間，我遇到了許多的問題，老師總是能不厭其煩地為我講解。使我開闊了思路，領(lǐng)會了一些的設(shè)計思路及方法，掌握了不少設(shè)計技巧。
本論文的完成還與眾多老師在這四年對我的教導(dǎo)和幫助是分不開的。在這四年的學(xué)習(xí)中，得到了本院許多領(lǐng)導(dǎo)和老師的幫助和關(guān)心，在此我深表謝意！
值此論文完成之際，我只能用拙筆來表達我誠摯的謝意和由衷的感激之情，并祝愿多年來在學(xué)習(xí)、工作、生活等方面給予我關(guān)心、支持和幫助的眾多領(lǐng)導(dǎo)、老師、同學(xué)和家人身體健康、工作勝利、萬事如意！
33