700mm多喷嘴立式喷射真空泵设计论文.doc

前 言本设计书根据真空泵的设计参数，对真空泵的主要元件进行了强度，刚度，稳定性的计算和设计。对真空泵的附件进行了选型，以及对真空泵质量检验方法使用和进行焊缝的结构设计。最后提供了真空泵的装配图和水室部件图。课程设计是培养学生设计能力的重要实践教学环节。 在化工设备知识的学习中，我对于设备的认识有限，我们所遇到的关于专业的实际应用也仅限于书上的例题和为了考试做的一些资料，它们都是理论上的计算，而这次的课程设计让我接触到完完整整的设备装置计算和一些辅助设备的计算。让我感觉到，平时学习的内容对于在设备方面的应用是远远不够的，这需要我们培养自己的自学能力，参看多本指导书，完善自己的设计。经过这么长时间的机械课学习对机械设计有了一点点的了解加上老师的指导，才完成的这个设计，这几天一直在计算画图，眼睛都看的模糊了，觉也没睡好。不过当最后一点弄好的时候，有种特别舒服的成就感。用汗水换回的看着都舒坦。机械课程设计过程中，我们独立完成，在老师的帮忙指导下，我学会了“设计”！也让我明白了，如果以后自己要搞这样的设计还得自己独立完成，通过查找资料，翻阅书籍。那种繁琐的计算，资料的查找。都比现在复杂许多。从现在起，学会静下心来做事情，就算在复杂再困难，也会有结束的时候。 通过本次课程设计的训练，让我对自己的专业有了更加全面的认识，这对我们的继续学习是一个很好的指导方向，了解设备设计的基本内容，掌握化工设计的主要程序和方法，增强分析和解决机械实际问题的能力。同时，通过课程设计，还使我们树立正确的设计思想，培养实事求是、严肃认真、高度负责的态度，加强机械设计能力的训练和培养严谨求实的科学作风更尤为重要。 目 录前 言1第一章 水室的设计51.1 水室筒体的设计51.1.1 设计参数的确定51.1.2 筒体壁厚的强度计算61.1.3 筒体壁厚的刚度计算61.2筒体法兰联接结构的设计61.2.1法兰的设计及密封面的选型61.2.2 垫片的设计及螺栓、螺母、垫圈的设计71.3 进液管的设计81.3.1 进液管直径的设计81.3.2进液管长度的设计及装配尺寸81.3.3进液管法兰联接结构的设计81.4筒体长度的确定101.5压力表接管及法兰联接结构的设计101.5.1 接管的设计101.5.2 法兰联接结构的设计101.6水室的部件图11第二章 平板封头的设计132.1平板封头的强度计算132.1.1设计参数的确定132.1.2 平板封头壁厚的设计132.1.3 平板封头的结构设计14第三章 喷板的设计153.1 喷嘴孔在喷板上的布置153.2 喷板的稳定性计算163.2.1 设计外压的确定163.2.2 稳定性计算16第四章 真空室的设计174.1 真空室的长度设计184.1.1圆筒的长度设计184.1.2圆锥壳的长度设计194.2 真空室的稳定性计算194.2.1设计外压的确定194.2.2筒体壁厚的设计194.2.3 圆锥壳壁厚的设计204.3 真空室的法兰联接结构设计214.3.1外压圆筒的法兰联接结构设计214.3.2外压圆锥壳的法兰联接结构设计224.3.3进气管法兰联接结构设计234.3.4进气管的装配尺寸244.3.5支座的装配尺寸254.3.6真空表接管的装配尺寸25第五章 喷嘴的设计265.1喷嘴的设计265.2防旋装置的设计26第六章 喉管、尾管的结构设计276.1 喉管的设计276.2.1尾管的设计276.2.2 法兰联接结构设计27第七章 压力试验297.1水室的水压试验297.1.1试验压力的确定297.1.2压力试验的强度校核297.1.3水压试验的操作297.2真空室的气压试验307.2.1试验压力的确定307.2.2压力试验的强度校核307.2.3气压试验的操作30第八章 支座的设计318.1 设备工作时总质量的估算318.1.1设备金属的质量的估算318.1.2操作介质的质量（）的估算338.2支座的选型及尺寸设计338.2.1支座的选型338.2.2支座的尺寸设计33第九章 开孔补强的设计计算349.1 水室开孔补强的设计计算349.1.1水室的筒体开孔后被削弱的金属面积的计算349.1.2 有效补强区内起补强作用的面积计算349.1.3 补强面积的的确定359.2真空室开孔补强的设计计算359.2.1真空室的筒体开孔后被削弱的金属面积的计算369.2.2 有效补强区内起补强作用的面积计算369.2.3 补强面积的的确定37第十章 主要焊缝的结构与尺寸设计38第十一章 装配图及主要部件图的设计3911.1技术特性表3911.2接管表3911.3技术要求3911.4标题栏及明细表4011.5 装配图及部件图42参 考 文 献43第一章 水室的设计 1-法兰；2-筒体；3-仪表接管；4-进液管图1 水室的结构水室的作用：贮存具有一定压力的引射流体水，并容纳若干个喷嘴。由条件设计单中可知水室的工作压力为，属低压设备；操作介质为水，不具有污染性；操作温度为室温，因此，筒体和接管材料均选用q235-b，法兰材料选用16mn，其基本结构如图1所示。1.1 水室筒体的设计1.1.1 设计参数的确定设计压力： 1.1，取1.1=1.10.35液体静压： 按筒高近似为 估算=0.01，因=0.01=0.011，故可以忽略。计算压力： = = 1.10.35设计温度： 25+15=40焊缝系数：（单面焊透，局部无损探伤）钢板负偏差： 0.25（gb6654-96）因设备材料为尚耐腐蚀材料且为微弱单面腐蚀故取腐蚀裕量： 11.1.2 筒体壁厚的强度计算假设筒体壁厚的，由q235-b、=25、查钢板的许用应力表可知113。根据得：(mm)考虑，则 mm，圆整由于，故假设的筒体壁厚太大，应重新假设，考虑到设计压力较小，因此，强度条件已不是确定筒体壁厚的主要因素，应按刚度条件设计筒体壁厚。1.1.3 筒体壁厚的刚度计算对于q235-b制容器，当3800 ，2/1000且不小于3，另加图2 法兰的结构与尺寸并圆整至。故：考虑到筒体加工壁厚不小于5mm，取。1.2筒体法兰联接结构的设计1.2.1法兰的设计及密封面的选型根据法兰的dn=700、pn=0.6查表可知：法兰的类型为甲型平焊法兰；密封面的型式为平密封面，结构及尺寸如图2。法兰标记： 法兰 700-0.6 jg/t4701-2000。材 料： 16mn螺栓规格： 20螺栓数量： 24 法兰数量： 31.2.2 垫片的设计及螺栓、螺母、垫圈的设计根据密封的介质为水，操作温度为25，操作压力为0.35，由垫片选用表可知：选用橡胶垫片，材料为橡胶板（gb/t3985）。垫片的尺寸如图3。 垫片标记：hg20606 垫片 ff 700-0.6 xb350本设计选用六角头螺栓（a级、gb/t5780-2000）、型六角螺母（a级、gb/t41-2000）、平垫圈（100hv、gb/t 95-2002）螺栓长度的计算：螺栓的长度由法兰的厚度（）、平板封头的厚度()、垫片的厚度（）、螺母的厚度（）、垫圈厚度（）、螺栓伸出长度(0.30.5)确定。其中=36、=25(见第二章)、=3 、=18、3、螺栓伸出长度取=0.418。与平板封头联接的螺栓长度为：取长度。螺栓标记： 螺栓gb/t5780-2000 m2090 材 料： q235-a螺母标记： 螺母gb/t41-2000 m202材 料： q235-a垫圈标记： 垫圈gb/t 952002 -16-100 hv 1.3 进液管的设计1.3.1 进液管直径的设计 取进液管液体流速 由得：根据得：由查钢管标准可知：进液管mm，外径、壁厚。开孔直径a=122所以不需要补强。9.2真空室开孔补强的设计计算真空室的筒体上有两个开孔，即仪表接口和进气管接口。由于进气管开孔尺寸最大，因此，只需对进气管孔进行补强计算。9.2.1真空室的筒体开孔后被削弱的金属面积的计算式中：273-16+2(1+810%)260.6（）=163/113=1.441.0，取1.0将已知值代入得： = 183.7（mm2）9.2.2 有效补强区内起补强作用的面积计算一、筒体起补强作用金属面积的计算式中 取两者中较大值，取筒体的有效壁厚5-1.253.75（）将已知值代入得：二、接管起补强作用金属面积的计算式中 取两者中较小值，=0.304（）将上述值代入得：538.4（2）三、焊缝起补强作用金属面积的计算焊缝高度8（）82=32（2）起补强作用的总面积为：768.77+550.3+32=1180.2()9.2.3 补强面积的的确定 因为=768.77+550.3+32=1180.2183.7所以不需要补强。第十章 主要焊缝的结构与尺寸设计焊接是将需要连接的零件，通过在连接处加热熔化金属得到结合的一种加工方法，是一种不可拆连接。具有工艺简单、连接强度高、结构重量轻等优点，在化工容器及设备的制造行业中应用广泛。工件焊接后所形成的接缝称为焊缝。设备的主要焊缝有水室、真空室壳体的纵向焊缝；进液管、进气管与壳体的连接焊缝；仪表接管与壳体连接的焊缝；壳体与法兰的连接焊缝。 水室、真空室壳体的纵向焊缝，按焊接坡口的基本形式与尺寸（gb985-88）进行设计；液管、进气管与壳体的连接焊缝，按焊接坡口的基本形式与尺寸（hgj17-89）进行设计；仪表接管与壳体连接的焊缝，按焊接坡口的基本形式与尺寸（hgj17-89）进行设计；法兰的焊接按相应法兰标准中的规定。有关的设计结果如图24。 图24主要焊缝结构与尺寸第十一章 装配图及主要部件图的设计11.1技术特性表 技术特性表 工作压力水 室 0.35/ mpa 工作温度/ 水室 25 真空室 680mmhg真空室 25 设计压力水 室 0.6 / mpa 设计温度/ 水室 40 真空室 0.1/ mpa 真空室 40 物料名称水 室： 水腐蚀裕度/ mm水室 1.0真空室： 空气真空室 1.0 焊缝系数水 室 0.85 真空室 0.85 容器类别 11.2接管表接管表编号公称尺寸联接尺寸标准联接面形式名 称a250pn0.6dn250hg20592rf气体进口b20pn 0.6dn20 hg20592rf压力表接口c250pn0.6dn250hg20592rf进水管d20pn 0.6dn 20hg20592rf真空表接口11.3技术要求技 术 要 求 （1）本设备按gb150钢制压力容器和hgj18-89钢制化工容器制造技术要求进行制造、试验和验收，并接受劳动部颁发压力容器安全技术监察规程的监督。（2）焊接采用电弧焊，水室和真空室焊条牌号j427。（3）焊接接头型式及尺寸除图中注明外，按hgj17-89中规定，对接焊缝为du19，接管与筒体、封头的焊缝为g1，角焊缝的焊角尺寸按较薄板的厚度，法兰的焊接按相应法兰标准中的规定。（4）设备上的类和类焊缝应进行无损探伤检查，探伤长度20%，射线探伤符合gb332389规定中级合格；超声波探伤符合jb 115281规定中级合格。（5）压力试验和致密性试验水室制造完毕后，以0.32进行水压试验；真空室以0.2的压缩空气做内压进行致密性试验。（6）所有管接口除注明外伸长度外，其余为150（7）管口及支座方位见本图。（8）设备检验合格后，外壳涂两层红丹漆，再涂一层银粉漆。11.4标题栏及明细表35gb/t95-2002垫圈30 /17 =3mm 16100hv34gb/t41-2000螺母m 1628q235-a0.0291.00433gb/t5780-2000螺栓m 16808q235-a0.1856.6632jb/t4725-2000耳式支座a24q235-af 3.012组合件31hg20593法兰pl250-0.6 rf116mnr8.968.9630gb13296接管27381q235-b7.84=15029防旋十字挡环55聚四氟乙烯28手 柄2q235-a2.027平板封头1q235-b60.7826gb/t95-2002垫圈37 /21 =3mm 56100hv25gb/t41-2000螺母m 16228q235-a0.0290.81224gb/t5780-2000螺栓m 169028q235-a0.1855.1823jb/t4704-2000垫片mm1石棉橡胶板22hg20593法兰pl20-0.6 rf2q235-b0.61.221gb8163接管2532q235-b0.310.61=15020喷 嘴43kmtbcr20.187.74组合件19筒体7005 , h=4901q235-b42.6318gb/t95-2002垫圈30 /17 =3mm 56100hv17gb/t41-2000螺母m 16228q235-a0.0290.81216gb/t5780-2000螺栓m 1615028q235-a0.2777.75615jb/t4701-2002法兰ff700-0.6316mnr37.07111.2114喷 板1q235-b14.8铸 件13hg20593法兰pl250-0.6 rf216mnr8.968.9612gb8163接管27381q235-b7.84=15011真空室筒体7005 , h=4901q235-b 8710真空室锥壳700/276, sn=5mm1q235-b549hg20593法兰pl200-0.6 rf116mnr8.968.968gb/t 9126-2003垫片mm1石棉橡胶板7jb/t4704-2000垫片mm1石棉橡胶板6喉 管1kmtbcr220铸 件5gb/t95-2002垫圈30 /17 =3mm 16100hv4gb/t41-2000螺母m 1628q235-a0.0290.2323gb/t5780-2000螺栓m 16708q235-a0.1541.2322hg20593法兰pl150-0.6 rf116mnr6.856.851gb8163接管15931q235-b157.6=10000件号图