化工设备机械基础课程设计

1、化工设备机械基础课程设计1.1课程设计的目的(1) 综合运用化工设备机械基础及英相关课程的理论知识，巩固和强化有关机械课程的差不多 理论和差不多知识。(2) 培养学生对化工工程设汁的技能以及独立分析咨询题、解决咨询题的能力。树立明确的设计思 想，把握化工单元设备设计的差不多方法初步骤，为今后制造性地设计化工设备及机械打下一泄的基 础。(3) 培养学生熟悉、査咨询并综合运用各种有关的设计手册、规范、标难、图册等设计技术资料； 进一步培养学生识图、制图、运算、编写设讣讲明书等差不多技能：完成作为工程技术人员在机械设 计方而所必备的设汁能力的差不多训练。1.2课程设汁的要求(1) 树立正确的设计思想

2、。在设讣中要本着对工程设计负责的态度，从难从严要求，综合考虑 经济性、有用性、安全可靠性和先进性，严肃认真地进行设计，高质量地完成设计任务。(2) 具有积极主动的学习态度和进取精神。任课程设计中遇到咨询题不敷衍，通过查阅资料和复习有关教科书，积极摸索，提岀个人见解，主动解决咨询题，注重能力培养。(3) 学会正确使用标准和规范，使没汁有法可依、有章可循。(4) 学会正确的设讣方法，统筹兼顾，抓要紧矛盾。1.3课程设计的内容依照教学大纲要求，完成一种典型设备的机械设计，工作量应包括：设备总装图1张，设计 运算书1份。1.4课程设计的步骤1.4.1预备时期(1) 设计前应预先预备好设讣资料、手册、图

3、册、运算和绘图工具、图纸及报告纸等：(2) 认真研究设计任务书，分析设计题目的原始数据和工艺条件，明确设汁要求和设计 内容1.4.2机械设计时期化工设备的机械设计是在设备的工艺设计后进行的。依照设备的工艺条件(包括工作压力、温 度、介质特性、结构形式和尺寸、管口方位、标高等)，囤绕着设备内、外附件的选型进行机械结 构设计、国绕着确泄厚度大小进行强度、刚度和稳固性的设计和校核运算。这一步往往通过“边 算、边选、边画、边改”的做法来进行。一样步骤如下。(1) 全而考虑按压力大小、温度高低和腐蚀性大小等因素来选材。通常先按压力因素来选材： 当温度高于200aC或低于一 40°C时，温度确实

4、是选材的要紧因素：在腐蚀强烈或对反应物及物料 污染有特左要求的，腐蚀因素又成了选材的依据。在综合考虑以上几方面同时，还要考虑材料的 加工性能、焊接性能及材料的来源和经济性。(2) 选用零部件。设备内部附件结构类型，如塔板、搅拌器型式，常由工艺设计而定：外部附 件结构形式，如法兰、支座、加强圈、开孔附件等，在满足工艺要求条件下，由受力条件、制造、 安装等因素决立。(3) 运算外载荷，包括内压、外压、设备自重，零部件的偏载、风载、地震载荷等，常用列表 法、分项统计的方法来进行。(4) 强度、刚度、稳固性设计相校核运算。依照结构形式、受力条件和材料的力学性能、耐腐 蚀性能等进行强度、刚度和稳固性运算

5、，最后确立出合理的结构尺寸。因大多数工况下强度是要 紧矛盾，因此有的设备设计常不作后两项运算。(5) 绘制设备总装图。对初学者，常采纳“边算、边选、边画、边改”的作法，初步计 算后，确立大体结构尺寸，分配图纸幅而，轻轻给出视图底稿，待尺寸最后确立后再加深成 正式图纸。1.4.3设计运算讲明书设计运算讲明书是图纸设计的理论依据，是设计运算的整理和总结，是审核设计的技术文件 之一。其内容大致包括： 名目： 设计任务书；设计方案的分析和拟圧： 各部分结构尺寸的确左和设讣运算： 设计小结， 参考资料。设汁运算讲明书要求运算正确，论述淸晰，文字精练，插图简明，书写工整，装订成册。1.4.4课程设计答辩课

6、程设讣的图样及讲明书全部完成后，须经指导老师批阅，得到认可后，方能参加答辩。 课程设计的成绩要依照图样、讲明书和答辩所反映的设计质量和能力.以及设计过程中的学 习态度综合加以评定。第2章 化工设备结构特点及其图示表达特点2. 1 化工设备的结构特点2.1.1差不多形体多由回转体组成化工设备多为壳体容器，英主体结构常采纳圆仕形、椭圆形、球形、圆锥形等回转体。2.1.2尺寸相差悬姝设备的总体尺寸和局部相差较大。2.1.3设备的开孔和接管口较多2.1.4大量采纳焊接结构2.1.5广泛采纳标准化、通用化、系列化的零部件2.1.6对材料有专门要求化工设备的材料除考虑强度、刚度外，还要考虑耐腐蚀，耐高温、

7、深冷等。因此.材料 使用范畴广.2.1.7安全结构要求髙对处理有毒、易燃、易爆介质的化工设备，要求密封结构好，安全装置可靠。因此，除 对焊缝进行严格的检查外，对各连接面的密封结构提出了较髙要求。2.2化工设备的图示表达特点化工设备图的特点，是由化工设备结构特点决上的。2.2.1差不多视图的配置因为设备的差不多形体多由回转体组成，因此用两个视图就能够表达它的主体结构。卧 式设备一样以主、左（右）视图来表达设备的主体结构，而立式设备，常用主、俯视图表达其主 体结构。有时对专门高大或狭长形体的设备，当视图难以按投影关系配置时，承诺将俯（左） 视图配置在图样的其他空处，但必须标注“俯（左）视图”或“X

8、向”等字样。当设备需较多视图才能表达淸晰时，承诺将部分视图画在数张图纸上，但主视图及该设 图样的附注中应讲明视图间的关系。2.2.2多次旋转表达方法在设备的壳体圆周上常装有结构方位不同的管口和零部件，为了在同一视图上反映出真 实形状和位置，常按机械制图中旋转视图（旋转剖视）的方法.假想将其通过多次旋转，正 好旋转到能在主视图的投彫而上反映其真实形状和位置为止，再画下它的视图，这种画法称 为多次旋转画法。如图2-2中的人孔通过逆时针45 旋转，在主视图的投影而上仍不能反 映英原形：然后再将人孔本身沿顺时针旋转90,这时才能在投影而上反映出原形。管口 d不 管按顺时针依旧逆时针旋转，都会显现图形重

9、叠现象，这是不承诺的。遇到这种情形，常用 局部剖视的方法另行画岀。在化工设备中采纳多次旋转画法，承诺不作标注，其周向方位仍以管口方位图为准。2.2.3局部结构表达的方法由于设备总体和安装貝上的零部件尺寸相差悬殊，但总体尺寸选左的绘图比例，往往无 法将其局部结构表达淸晰。因此在化工设备图中，往往较多的运用局部放大图的方法来表达 局部结构详情，常称节点图。局部放大图常用剖视、剖而法来表达，也能够用一组视图来表达，如图2-3中裙座的座 圈就用3个视图表达得专门淸晰。设备中如有若干组结构相同仅尺寸不同的零部件时，可用集中综合表达的方法.即用图 示表达它们的形状结构.列表填入它们的尺寸系列，如图2-4所

10、示的u型管换热器中的u型 管的表达方法，就属此种。u型管的系列尺寸标注见表21。图2-2a bA A图2-3表2-1 U型管尺寸系列 mm序号123 ,4404550 L550600650管长158020M30002.2.5管口方位的表示方法常见的有三种情形：一是管口方位已由化工工艺人员单独画出管口方位图，在设备俯视 图上只需注明“管口及支座方位见管口方位图，图号XXX XX”等字样。现在在设备图 的俯视图中画岀的管口，只表示连接结构，不反映管口真实方位，也不能注方位（角度）尺寸: 二是管口方位已由工艺人员确左，但没有画岀管口方位图，现在可在设备俯（左）视图上表示该设备管口方位，并注出方位尺寸

11、，并在技术讲明栏目内注明“管口方位以俯（左）视图 为准”等字样：三是管口和零部件结构形状C在主视图上或通过其他辅助视图表达淸晰的， 在设备的俯（左）视图中能够用中心线和符号简化表示管口等结构的方位，如图2-5所示。图2-52.2.6假想断开、分段（层）的表达方法一些化工设备中，如填料塔、筛板塔、浮阀塔，它的总体尺寸专门大，而它的填料段或 装有塔盘段的结构相同或安装方位是有规律的重复变化.这时假想断开，把结构相同的部分 段省略，简化画出，如图26所尔。如此可合理地利用幅而和选用较大比例绘图。2.2.7设备整体的表达方法细长和髙大的设备采纳断开成分段的画法后，往往破坏了整体感，常采纳整体简图的画

12、法补偿，如图29所示。整体图的特点是：制图比例采纳缩小程度较大的比例：采纳单线简 化画法：总体图上应包括的尺小数据是：设备总高、各管口泄位尺寸和标高、人（手）孔的位豊、 塔板（或苴他内件）的总数、板间距、顺序号、塔节数和标髙、设备附件的标高位巻等。图29(b)2.3化工设备图的要紧内容2.3.1 一组视图一组视图表达设备的要紧结构形状和零部件之间的装配关系。而且这组视图符合机械 制图国标的规泄。2.3.2四类尺寸为设备制造、装配、安装和检验提供的尺寸数据有：表示设备总体大小的总体尺小；表 示规格大小的特性尺寸：表示零部件之间装配关系的装配尺寸；表示设备与外界安装关系的 安装尺寸。2.3.3管口

13、符号和管口表设备上的管口都有专门用途，都应注明，常用拼音字母顺序编号。并把管口的有关数据 和用途等内容标注在专门列出的管口表中。2.3.4零部件编号及明细表把组成设备的所有零部件依次编号，并把每一个编号的零部件划称、规格、材料、数量、 单重及有关图号或标准号等内容，填写在主标题栏上方的明细表内。2.3.5技术特性表技术持性表用表格形式列岀设备的要紧工艺持性，如操作压力、操作温度、物料名称、设 备容积等内容。2.3.6技术要求技术要求常用文字讲明的形式.提出设备在制造、检验、安装、材料、表而处理、包装 和运输等方而的要求。2.3.7标题栏标题栏常放在图样的右下角，有规泄的格式，用以填写设备的需称

14、、设计单位、图样编 号以及设计、制图、校审人员的签字等。2.3.8其他苴他需要讲明的咨询题，如图样名目、附注、修改表等内容。2.4化工设备图中的简化画法绘制化工设备图时，除采纳机械制图国标中规立的画法外，还依照化工设备结构的 特点和设计、生产制造的要求，有关部门对其简化画法作出补充规左。2.4.1设备结构承诺用单线表示设备上的某些结构，在已有部件团、零件图、剖视图、局部放大图等能够淸晰表示结构 的情形下，装配图中的下列图形均可按比例简化为单线（粗实线）表示。例如：筛板塔、浮 阀塔、泡罩塔的塔盘表示如图2-10。当浮阀、泡罩较多时，亦可用中心线表示或不表示。 换热器的折流板、挡板、拉杆、泄距管、

15、膨胀节等，可按图2-11单线画岀。悬臂吊钩如图 212o2. 4. 2标准零部件的画法设备上的零部件假如有标准图、复用图和外购件（如减速机、浮球液而计、搅拌桨叶、填 料箱、电动机、油杯、人孔、手孔等）可将要紧尺寸按比例画岀表示其特性的外形轮酬线（粗实 线）。图2-13是几种标准零件简化的外形轮屎图例，图2-14是几种标准部件简化的外形轮 廓图例。图L103)端板塔盘，b浮阀塔盘;(c)泡虽塔盘帐节/拉杆定距管图 2-11图2】2厂严()w(b)IS图 2-13©人(手孔,b)接管 c视镜(a)t(b)r°i(c)图 2-14Ca)减速器* (b)电机* c)填料箱* (d联

16、轴器2.4.3管法兰的简化画法(1) 装配图中对管法兰的画法，不必分淸法兰类型和密封而型式，一律简化成如图2-15所示的形式。关于它的类型、密封而型式、焊接型式等均在明细表和管口表中标出。(2) 关于有专门结构的管法兰(如带有薄衬层的管法兰)，要用局部剖视总图表示岀来。如图2-16所示的是带衬层的管法兰局部剖视图，其中衬层断而可不加剖而符号。(3) 设备上对外连接的管法兰除专门场合外，均不配对画出。图 2-155)乎焊法兰,(b)对焊法竺图 2-162.4.4重复结构的简化画法2.4.4.1螺栓连接的简化画法(1) 装配图中螺栓孔在图形上用中心线和轴线表示如图2-17所示。(2) 装配图中一样

17、法兰的连接螺栓、螺母、垫片，可用粗实线画出的简化符号"十、X"表示，如图2-18所示。图 2-18(3) 装配图中相同规格的螺栓孔和螺接连接，在数量较多且平均分布时，在视图中至少画两 个，以表示方位(跨中和对中分布)。，63輝条的选择焊条的种类很多.国家和生产厂家都制定了标准和牌号，分别适用于不同的钢种。奥氏 体不锈钢焊条选用见表23常用强度钢焊条选用见表24。衰加3真氏体不焊条遠用（摘自HG 20581 -1998）饼材矣捌焊条牌号备注0Crl8Ni$A102t*鈣型雒性卯条OOCrl9NilOA002钛伟御感性焊条，焊肉CC0.04 %A002AMfttt钙型酸性焊条焊

18、肉C<0. 03% 工艺性能比AC02好OCrlBNilOTiA132牌肉含NBA8XC%lCr8Ni9TiOCrl?Nil2No2A2G200Crl7Nil4Mo2AO22焊肉 C<0. 04%OCrl8Nil2Mo2TiA212輝肉含NbR6XC%lCr8Nil2Mo2T3OCrl8Nil2Mo2Co2A22200Crl8Nil4Mo2Cu2AO32娣囱co.g%0Crl9Nil3Mo3A24200Crl8Ni24Mo5CuAO52适用于Mo5Cu««BM氏体不績钢OCr23Nil3】Cr23Nil3A30225-13型不績耐热銅用也经廉用干斤种钢焊接0Cr

19、25hfi2o lCr25Ni2OA4O225-20用不伪酣热饵用也有用于异种制焊接但需防止焊接热裂纹产生4Cr25Ni2OA432HK40怕管焊接专用K-r25Ni35A447改良SI HK40炉管或HK4G炉管焊接专用*2-4 常用条選用（摘自 HG 20581-1998）制林类别焊是牌号用AQ235ATJ422酸性焊条烬肉就拉强度A420ldPfu工艺性能底好.用于琳压容器非受 医元件及】类压力容話烬糕度 420MB 级 低嚴铜，加Q2i5A、B、 C20Rv2flga0.20J422酸性焊条但不施用于1 . I类压力容器专韧性姿求校髙的场合J42?J426性焊条屈肉杭拉蛊度3M20MP

20、RJ42OG儼钢管道等全位置打底专用焊条具有艮好背面或形性孔性好J42CNI低H碳性辉条含有一定量2药皮含水及焊肉扩敢氮含量低因此低 盅韧性底好抗拉逼鹿49OMB啜 酸罐钢如IfiMnR 20MnMo 16MnDRJS07低氨祓性焊条痒肉抗拉强度>490MP8J5O7R低氢被性炜*、焊椁怔期清徐应力热处理后烬內抗披陨度A490MPbJ507NiT(B JS07RH超低氛焊条一4（rc低温韧性良好抗裂性好第3章 化工设备装配图和零部件图的绘制化机课程设计的结果是一套图样(包括装配图和零部件图)和一份讲明书，是化工设备的机 械设计的核心内容，应把重点放在装配图的绘制上。3化工设备装配图的绘制

21、3.1.1布图3.1.1.1合理设计视图表达方案(1) 合理选择差不多视图。第一是主视图的选择，一样是按设备工作位置，以最能表达各 零部件装配关系，设备工作原理及零部件的要紧结构形状的视图为主视图。主视图常用全剖 视并用多次旋转剖的画法，将管口等零部件的轴向位置及装配关系表达出来。主视图选左后，再合理配置份(左)视图.以补充表达关于设备要紧装配关系、结构特点等 内容在主视图上没有表达清晰的地点。在俯(左)视图上，常用以表达管口及支座等有关零部件 在设备周向的方位。(2) 合理选择辅助视图和*种表达方法。化工设备上的零部件连接、接管和法兰的连接焊 接结构以及尺寸过小的结构处等无法用差不多视图表达

22、淸晰的地点，常采纳局部放大图、方 向视图等辅助视图、剖视剖面等方法表达。3.1.1.2合理选择绘图比例、幅面大小，合理安排幅而(1) 确左幅面大小。化工设备的图幅，按国标机械制图规泄(见表31),必要时还承 诺将二号幅面短边加长.增加量按短边尺寸的二分之一递增。幅而大小的选择是依照视图数 量、尺寸配置、明细表大小，技术要求等内容多少、所占范畴，并照管到布图平均美观等因 素来确定。还要注意幅而大小与比例选择同时考虑。圈纸福面及格式(GR 4457.184)(2) 选择绘图比例。绘图比例应按国标机械制图的规左选取，见表32。但依照化工 设备的结构特点，能够增加选用1： 6、1： 15、1： 30等

23、比例。常用的比例是1： 5、1： 10、 1： 15等几种。JR >2 绘图比例(GB 4457. Z84)与实初相同1« 1斤为正彙数编小的比例1 H.51 i 2 Ii2,51 i .5xi(r1)2XICT 1 « 2- 5X10*1 ： 3 I » 4 1*5 1 « 5X1(T 1J 10*放大的比例2 > 1 2*5 > I 4 < 15 < 1 OOXn) i 1同一张图上，假如有些视图（如同部视图等）与差不多视图的比例不同时，必须注明该视图I 片一 A采纳的比例，标注的格式是在视图划称的下方注出如：2 5 1

24、 ' 1°的字样，若图形 没按比例，可在标注比例的地介写上“不按比例”字样。（3）图面安排技术要求视曲（也括尺寸和件号）连管口叢 设图3-1装配图兼作总图格式3.1.2绘制视图底稿3.121布置视图绘制视图前，先在图幅上布置备视图位宜。第一布置好差不多视图的位置.依照各视图大小范畴.圧岀各视图要紧轴线（如对称中心 线）和绘图基准线的位宜。做好这一步.必须注意除图形外、还要照管到标注尺寸，编写件号 等所需位宜，视图咨询、视图与边框间要留有余地.幸免图而疏密不均的现象。3.1.2.2画视图一舶按照；先画主视图，后画俯（左）视图：先画主体.后画附件：先画外件，后画内 件：先定位置，

25、后画形状的原则进行。3.1.3标注尺寸和焊缝代号3.1.3. 2化工设备上常用的尺才基准尺寸基准选用的原则：既要保证设备在制造和安装时达到设计要求.常用尺寸基准有四种： 设备筒体和封头的中心线： 设备筒体相封头连接的环焊缝， 法兰的连接而： 设备支座、裙座的底平面。3.1.3. 3典型结构的尺寸标注举例和注意事项(1) 简体的尺寸，一样标注内径(若用管材作简体，则标注外径)、厚度和髙(或长)。(2) 封头的尺寸，标注厚度和封头高(包括直边高在内)。(3) 管口尺寸，标注管u直径相厚度。假如管口的接管为无缝管则需标注外径与厚度。3.1.4编排零件件号和管口符号3.1.4.1件号编排原则和方法(1

26、) 直截了当组成设备的所有零部件(包括薄衬层、厚衬层，厚涂层)和外购件.不论有无零 部件图.均需编写件号。(2) 设备中结构、形状、材料和尺寸完全相同的零部件，不论数量多少，装配位程不同 均编成同一件号，且只标注一次。(3) 关于互相可替换的零部件应编同一件号，但须在右下角分不标注a、b、c等字母以示 区不等。(4) 组成一个部件的零件.在部件图编号时，件号由两部分组成，中间用细实线隔开.如:18 一 6。(5) 件号编写方法： 件号编写形式同国标机械制图规立；件号字体大小应稍大于尺寸数字： 件号应尽量排在主视图上，由主视图左下角开始，沿顺时针方向连续编号，在垂宜相水平 方向应整齐排列，并力求

27、编排在尺寸线外：件号编排若有遗漏或需增加时，则应编排在外圈，不应混在正常编号的序列中。3.1.4.2管口符号的编排原则和方法(1) 管口符号一律用a、b、编写，字体大小同件号字样：(2) 规格、用途及连接面形式不同的管口，均应单独编写管口符号，规格、用途及连接而 型式完全相同的管口，则应编同一符号，但应在符号的右下角加阿拉伯数字角标，以示区不。,如 al、a 2,等。(3) 管口符号编写方法：管口符号一律注写在凝视图中管口的投影旁；管口符号的编写顺序，应从主视图的左下方开始，按顺时针方向依次编写。英他视图 上的管口符号则应依照主视图中对应的符号进行填写。3.1.5编写明细表和管口表符号公称尺寸

28、连接尺寸标准连接面型式用途或名称；a100P/VK6 n,V100HGJ49-91突面变换U进口bi？500人孔c25FN1.6 DN25 HGJ 45-91全平面水进口d50X50检杳孔e80X40手孔f20M24放净Qgl240PNQ 25 DN2O HGJ 45-91取样口,020501525貝1-1衣取但 J 叨羽处"丄"，2 p 0啸3-4管口表3.1.7 填写图面技术要求3.1.7.2板式塔装配图技术要求(1) 本设备按GB150一一998钢制压力容器和HG 20584-1998钢制化工容器制造技 术要求进行制造、试验和验收，并同意国家质量拉木监督局颁发的压力容

29、器安全技术监 察规程的监督。(2) 焊接采纳电弧焊，焊条牌号为(牌号按HG 20581 1998中选用，或按表23 24选用)。(3) 焊接接头型式及尺小除图中注明外.按GB 985-88或HG205831998中规定。对 接焊缝为，接管与壳体、封头的角焊缝的焊缝为一一；带补强圈的接管与壳体、封头的角焊缝的焊缝为：角焊缝的焊脚尺寸按较薄板的厚度：法兰焊接按相应法兰标准中的规定。(4) 容器上的A类和B类对接焊缝应进行X射线探伤检査，检测长度不得少于各条焊接 接头长度的20%,且不小于250mm. X射线探伤应符合GB 3323-89中规泄 级为合格。(5) 塔体直线度公差为mm.且不大于mm。

30、塔体安装垂直度公差为一一mm.且不大于15mm.塔体直线度及塔体安装朿直度公差均为1 /1000塔髙。塔体最大直线度公差：当塔髙20m 时.不得超过20mm：当塔高20m时.不得超过30mm°(6) 裙座(或支座)螺孔中心圆公差土 3mm,任意两孔间距公差±3mm0(7) 塔盘的制造、安装按JBI2O5- 80塔盘技术要求进行。(8) 设备制造完毕后，设备内以MPa(表压)进行水压试验。（9）管口及支座方位按本图（或管口及支座方见管口方位图。表X总标霆栏坎计单位名称工矗名竦设计设备名称主要規格（妇：仝靠枳V=XXm 图样名称（如：转见图）仪计玖目制国设卄阶段修改标记审核W定200 之京比例第张共张20251515453020 10 - 1"兀r2 805. 2塔设备设讣的内容和步骤5. 2. 1塔设备设计的内容塔设备设汁包括厂艺设讣相机械设讣两方而。本课程设计是把工艺参数、尺寸作为已知 条件，在满足上艺条件的前提下，对培设备进行强度、刚度和稳固性运算，并从制造、安装、 沛修、使用等方圆动身进行结构设