立式多噴嘴水噴射真空泵設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)

1、 前 言 隨著我國高等教育事業(yè)的迅速發(fā)展，實(shí)用型的設(shè)計(jì)已經(jīng)是迫在眉睫。本設(shè)計(jì)書正是關(guān)于立式多噴嘴水噴射真空泵的設(shè)計(jì)。 本設(shè)計(jì)書根據(jù)真空泵的設(shè)計(jì)參數(shù)，對(duì)真空泵的主要元件進(jìn)行了強(qiáng)度，剛度，穩(wěn)定性的計(jì)算和設(shè)計(jì)。對(duì)真空泵的附件進(jìn)行了選型，以及對(duì)真空泵質(zhì)量檢驗(yàn)方法使用和進(jìn)行焊縫的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。最后提供了真空泵的裝配圖和水室部件圖 再次特別感謝張茂潤老師為本人提供的技術(shù)指導(dǎo)以及寶貴的經(jīng)驗(yàn) 由于本人水平有限，加之初次進(jìn)行設(shè)計(jì)，所以設(shè)計(jì)書中有諸多不完善之處，敬請(qǐng)廣大同仁和讀者指教 目 錄第一章 水室的設(shè)計(jì)1.1 水室筒體的設(shè)計(jì)1.1.1 設(shè)計(jì)參數(shù)的確定1.1.2 筒體壁厚的強(qiáng)度計(jì)算1.1.3 筒體壁厚的剛度計(jì)算1

2、.2筒體法蘭聯(lián)接結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)1.2.1法蘭的設(shè)計(jì)及密封面的選型1.2.2 墊片的設(shè)計(jì)及螺栓、螺母、墊圈的設(shè)計(jì)1.3 進(jìn)液管的設(shè)計(jì)1.3.1 進(jìn)液管直徑的設(shè)計(jì)1.3.2進(jìn)液管長度的設(shè)計(jì)及裝配尺寸1.3.3進(jìn)液管法蘭聯(lián)接結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)1.5壓力表接管及法蘭聯(lián)接結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)1.5.1 接管的設(shè)計(jì)1.5.2 法蘭聯(lián)接結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)第二章 平板封頭的設(shè)計(jì)2.1平板封頭的強(qiáng)度計(jì)算2.1.1設(shè)計(jì)參數(shù)的確定2.1.2 平板封頭壁厚的設(shè)計(jì)2.1.3 平板封頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第三章 噴板的設(shè)計(jì)3.1 噴嘴孔在噴板上的布置3.2 噴板的穩(wěn)定性計(jì)算3.2.1 設(shè)計(jì)外壓的確定3.2.2 穩(wěn)定性計(jì)算第四章 真空室的設(shè)計(jì)4.1 真空室的長度

3、設(shè)計(jì)4.1.1圓筒的長度設(shè)計(jì)4.1.2圓錐殼的長度設(shè)計(jì)4.2 真空室的穩(wěn)定性計(jì)算4.2.1設(shè)計(jì)外壓的確定4.2.2筒體壁厚的設(shè)計(jì)4.2.3 圓錐殼壁厚的設(shè)計(jì)4.3 真空室的法蘭聯(lián)接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.3.1外壓圓筒的法蘭聯(lián)接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.3.2外壓圓錐殼的法蘭聯(lián)接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.3.3進(jìn)氣管法蘭聯(lián)接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.3.4進(jìn)氣管的裝配尺寸4.3.5支座的裝配尺寸4.3.6真空表接管的裝配尺寸4.4 真空室的部件圖第五章 噴嘴的設(shè)計(jì)5.1噴嘴的設(shè)計(jì)5.2防旋裝置的設(shè)計(jì)第六章 喉管、尾管的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)6.1 喉管的設(shè)計(jì)6.2 尾管的設(shè)計(jì)6.2.1尾管的設(shè)計(jì)6.2.2 法蘭聯(lián)接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第七章 壓力試驗(yàn)7.1水室的水壓試驗(yàn)7

4、.1.1試驗(yàn)壓力的確定7.1.2壓力試驗(yàn)的強(qiáng)度校核7.1.3水壓試驗(yàn)的操作7.2真空室的氣壓試驗(yàn)7.2.1試驗(yàn)壓力的確定7.2.2壓力試驗(yàn)的強(qiáng)度校核7.2.3氣壓試驗(yàn)的操作第八章 支座的設(shè)計(jì)8.1 設(shè)備工作時(shí)總質(zhì)量的估算8.1.1設(shè)備金屬的質(zhì)量的估算8.1.2操作介質(zhì)的質(zhì)量（）的估算8.2支座的選型及尺寸設(shè)計(jì)8.2.1支座的選型8.2.2支座的尺寸設(shè)計(jì)第九章 開孔補(bǔ)強(qiáng)的設(shè)計(jì)計(jì)算9.1 水室開孔補(bǔ)強(qiáng)的設(shè)計(jì)計(jì)算9.1.1水室的筒體開孔后被削弱的金屬面積的計(jì)算9.1.2 有效補(bǔ)強(qiáng)區(qū)內(nèi)起補(bǔ)強(qiáng)作用的面積計(jì)算9.1.3 補(bǔ)強(qiáng)面積的的確定9.2真空室開孔補(bǔ)強(qiáng)的設(shè)計(jì)計(jì)算9.2.1真空室的筒體開孔后被削弱的金屬

5、面積的計(jì)算9.2.2 有效補(bǔ)強(qiáng)區(qū)內(nèi)起補(bǔ)強(qiáng)作用的面積計(jì)算9.2.3 補(bǔ)強(qiáng)面積的的確定第十章 主要焊縫的結(jié)構(gòu)與尺寸設(shè)計(jì)第十一章 裝配圖及主要部件圖的設(shè)計(jì)11.1技術(shù)特性表 11.2接管表11.3技術(shù)要求技 術(shù) 要 求 11.4標(biāo)題欄及明細(xì)表11.5 裝配圖及部件圖參 考 文 獻(xiàn)第一章 水室的設(shè)計(jì) 1-法蘭；2-筒體；3-儀表接管；4-進(jìn)液管圖1 水室的結(jié)構(gòu)水室的作用：貯存具有一定壓力的引射流體水，并容納若干個(gè)噴嘴。由條件設(shè)計(jì)單中可知水室的工作壓力為，屬低壓設(shè)備；操作介質(zhì)為水，不具有污染性；操作溫度為室溫，因此，筒體和接管材料均選用q235-b，法蘭材料選用16mn，其基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。1.1 水

6、室筒體的設(shè)計(jì)1.1.1 設(shè)計(jì)參數(shù)的確定設(shè)計(jì)壓力： 1.1，取1.1=1.10.2液體靜壓： 按筒高近似為 估算=0.01，因=0.01=0.011，故可以忽略。計(jì)算壓力： = = 1.10.2設(shè)計(jì)溫度： 25+15=40焊縫系數(shù)： （單面焊透，局部無損探傷）鋼板負(fù)偏差： 0.25（gb6654-96）因設(shè)備材料為尚耐腐蝕材料且為微弱單面腐蝕故取腐蝕裕量： 11.1.2 筒體壁厚的強(qiáng)度計(jì)算假設(shè)筒體壁厚的，由q235-b、=25、查鋼板的許用應(yīng)力表可知113。根據(jù)得：考慮，則=，圓整由于，故假設(shè)的筒體壁厚太大，應(yīng)重新假設(shè)，考慮到設(shè)計(jì)壓力較小，因此，強(qiáng)度條件已不是確定筒體壁厚的主要因素，應(yīng)按剛度條件

7、設(shè)計(jì)筒體壁厚。 1.1.3 筒體壁厚的剛度計(jì)算對(duì)于q235-b制容器，當(dāng)3800 ，2/1000且不小于3，另加圖2 法蘭的結(jié)構(gòu)與尺寸并圓整至。故：考慮到筒體加工壁厚不小于5mm，取。1.2筒體法蘭聯(lián)接結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)1.2.1法蘭的設(shè)計(jì)及密封面的選型根據(jù)法蘭的dn=500、pn=0.25查表可知：法蘭的類型為甲型平焊法蘭；密封面的型式為平密封面，結(jié)構(gòu)及尺寸如圖2。法蘭標(biāo)記： 法蘭 500-0.25 jg/t4701-2002。材 料： 16mn螺栓規(guī)格： 16螺栓數(shù)量： 20法蘭數(shù)量： 31.2.2 墊片的設(shè)計(jì)及螺栓、螺母、墊圈的設(shè)計(jì)根據(jù)密封的介質(zhì)為水，操作溫度為25，操作壓力為0.2，由墊片選用

8、表可知：選用橡膠墊片，材料為橡膠板（gb/t3985）。墊片的尺寸如圖3。墊片標(biāo)記：hg20606 墊片 ff 500-0.25 xb350本設(shè)計(jì)選用六角頭螺栓（a級(jí)、gb/t5780-2000）、型六角螺母（a級(jí)、gb/t41-2000）、平墊圈（100hv、gb/t 95-2002）螺栓長度的計(jì)算：螺栓的長度由法蘭的厚度（）、平板封頭的厚度()、墊片的厚度（）、螺母的厚度（）、墊圈厚度（）、螺栓伸出長度(0.30.5)確定。其中=30、=14(見第二章)、=3、=14.8、3、螺栓伸出長度取=0.418。與平板封頭聯(lián)接的螺栓長度為：取長度。螺栓標(biāo)記： 螺栓gb/t5780-2000 m16

9、80 材 料： q235-a螺母標(biāo)記： 螺母gb/t41-2000 m162材 料： q235-a墊圈標(biāo)記： 墊圈gb/t 952002 -16-100 hv 1.3 進(jìn)液管的設(shè)計(jì)1.3.1 進(jìn)液管直徑的設(shè)計(jì) 取進(jìn)液管液體流速 由得：根據(jù)得：由查鋼管標(biāo)準(zhǔn)可知：進(jìn)液管，外徑、壁厚。開孔直徑122所以不需要補(bǔ)強(qiáng)。9.2真空室開孔補(bǔ)強(qiáng)的設(shè)計(jì)計(jì)算真空室的筒體上有兩個(gè)開孔，即儀表接口和進(jìn)氣管接口。由于進(jìn)氣管開孔尺寸最大，因此，只需對(duì)進(jìn)氣管孔進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算。9.2.1真空室的筒體開孔后被削弱的金屬面積的計(jì)算式中：219-12+2(1+610%)210.2（）=163/113=1.441.0，取1.0將已知值

10、代入得： = 61（mm2）9.2.2 有效補(bǔ)強(qiáng)區(qū)內(nèi)起補(bǔ)強(qiáng)作用的面積計(jì)算一、筒體起補(bǔ)強(qiáng)作用金屬面積的計(jì)算式中 取兩者中較大值，取筒體的有效壁厚5-1.253.75（）將已知值代入得：二、接管起補(bǔ)強(qiáng)作用金屬面積的計(jì)算式中 取兩者中較小值，=0.140（）將上述值代入得：302.5（2）三、焊縫起補(bǔ)強(qiáng)作用金屬面積的計(jì)算焊縫高度6（）62=18（2）起補(bǔ)強(qiáng)作用的總面積為：666.4+302.5+18=986.9()9.2.3 補(bǔ)強(qiáng)面積的的確定 因?yàn)?666.4+302.5+18=986.9()61所以不需要補(bǔ)強(qiáng)。第十章 主要焊縫的結(jié)構(gòu)與尺寸設(shè)計(jì)焊接是將需要連接的零件，通過在連接處加熱熔化金屬得到結(jié)合

11、的一種加工方法，是一種不可拆連接。具有工藝簡單、連接強(qiáng)度高、結(jié)構(gòu)重量輕等優(yōu)點(diǎn)，在化工容器及設(shè)備的制造行業(yè)中應(yīng)用廣泛。工件焊接后所形成的接縫稱為焊縫。設(shè)備的主要焊縫有水室、真空室殼體的縱向焊縫；進(jìn)液管、進(jìn)氣管與殼體的連接焊縫；儀表接管與殼體連接的焊縫；殼體與法蘭的連接焊縫。 水室、真空室殼體的縱向焊縫，按焊接坡口的基本形式與尺寸（gb985-88）進(jìn)行設(shè)計(jì)；液管、進(jìn)氣管與殼體的連接焊縫，按焊接坡口的基本形式與尺寸（hgj17-89）進(jìn)行設(shè)計(jì)；儀表接管與殼體連接的焊縫，按焊接坡口的基本形式與尺寸（hgj17-89）進(jìn)行設(shè)計(jì)；法蘭的焊接按相應(yīng)法蘭標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定。有關(guān)的設(shè)計(jì)結(jié)果如圖24。 圖24主要焊縫

12、結(jié)構(gòu)與尺寸第十一章 裝配圖及主要部件圖的設(shè)計(jì)11.1技術(shù)特性表 技術(shù)特性表 工作壓力水 室 0.2/ mpa 工作溫度/ 水室 25 真空室 680mmhg真空室 25 設(shè)計(jì)壓力水 室 0.22 / mpa 設(shè)計(jì)溫度/ 水室 40 真空室 0.1/ mpa 真空室 40 物料名稱水 室： 水腐蝕裕度/ mm水室 1.0真空室： 空氣真空室 1.0 焊縫系數(shù)水 室 0.85 真空室 0.85 容器類別 11.2接管表接管表編號(hào)公稱尺寸聯(lián)接尺寸標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)接面形式名 稱a200pn0.25dn200hg20592rf氣體進(jìn)口b20pn 0.25dn20 hg20592rf壓力表接口c200pn0.25d

13、n200hg20592rf進(jìn)水管d20pn 0.25dn 20hg20592rf真空表接口11.3技術(shù)要求技 術(shù) 要 求 （1）本設(shè)備按gb150鋼制壓力容器和hgj18-89鋼制化工容器制造技術(shù)要求進(jìn)行制造、試驗(yàn)和驗(yàn)收，并接受勞動(dòng)部頒發(fā)壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程的監(jiān)督。（2）焊接采用電弧焊，水室和真空室焊條牌號(hào)j427。（3）焊接接頭型式及尺寸除圖中注明外，按hgj17-89中規(guī)定，對(duì)接焊縫為du19，接管與筒體、封頭的焊縫為g1，角焊縫的焊角尺寸按較薄板的厚度，法蘭的焊接按相應(yīng)法蘭標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定。（4）設(shè)備上的類和類焊縫應(yīng)進(jìn)行無損探傷檢查，探傷長度20%，射線探傷符合gb332389規(guī)定中級(jí)合

14、格；超聲波探傷符合jb 115281規(guī)定中級(jí)合格。（5）壓力試驗(yàn)和致密性試驗(yàn)水室制造完畢后，以0.32進(jìn)行水壓試驗(yàn)；真空室以0.2的壓縮空氣做內(nèi)壓進(jìn)行致密性試驗(yàn)。（6）所有管接口除注明外伸長度外，其余為150（7）管口及支座方位見本圖。（8）設(shè)備檢驗(yàn)合格后，外殼涂兩層紅丹漆，再涂一層銀粉漆。11.4標(biāo)題欄及明細(xì)表35gb/t95-2002墊圈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b24q235-af 3.0

15、12組合件31hg20593法蘭pl250-0.25 rf116mnr8.968.9630gb13296接管27361q235-b7.902=20029防旋十字擋環(huán)55聚四氟乙烯28手 柄2q235-a2.027平板封頭1q235-b15.226gb/t95-2002墊圈37 /21 =3mm 72100hv25gb/t41-2000螺母m 16236q235-a0.0291.00424gb/t5780-2000螺栓m 1610036q235-a0.1856.6623jb/t4704-2000墊片mm1石棉橡膠板22hg20593法蘭pl20-0.25 rf2q235-b0.61.221gb8

16、163接管2732q235-b0.310.61=15020噴 嘴55kmtbcr20.189.9組合件19筒體9005 , h=5401q235-b60.4818gb/t95-2002墊圈30 /17 =3mm 72100hv17gb/t41-2000螺母m 16236q235-a0.0291.00416gb/t5780-2000螺栓m 1615036q235-a0.2779.9815jb/t4701-2002法蘭ff900-0.25316mnr52.03156.114噴 板1q235-b19鑄 件13hg20593法蘭pl350-0.25 rf216mnr14.314.312gb8163接管

17、37761q235-b14.7=25011真空室筒體9005 , h=6201q235-b69.4410真空室錐殼900/276, sn=5mm1q235-b769hg20593法蘭pl250-0.25 rf116mnr8.968.968gb/t 9126-2003墊片mm1石棉橡膠板7jb/t4704-2000墊片mm1石棉橡膠板6喉 管1kmtbcr220鑄 件5gb/t95-2002墊圈30 /17 =3mm 16100hv4gb/t41-2000螺母m 1628q235-a0.0290.2323gb/t5780-2000螺栓m 16808q235-a0.1541.2322hg20593

18、法蘭pl150-0.25 rf116mnr5.145.141gb8163接管15931q235-b189.9=10000件號(hào)圖號(hào)或標(biāo)準(zhǔn)號(hào)名 稱數(shù)量材 料單重總重備注總量安徽理工大學(xué)化工學(xué)院設(shè)計(jì)立式水噴射真空泵（）的裝配圖設(shè)計(jì)項(xiàng)目課程設(shè)計(jì)制圖設(shè)計(jì)階段課程設(shè)計(jì)校核0901-10-01審核審定2012.06比例1：10第1張共2張11.5 裝配圖及部件圖裝配圖見附圖1，部件圖見附圖,2、3鳴謝：本設(shè)計(jì)得到-參 考 文 獻(xiàn)1湯善甫，朱思明. 化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)（第二版）m. 上海：華東理工大學(xué)出版社，2004.2胡湘韓. 噴射泵技術(shù)及其應(yīng)用m. 北京：水利工業(yè)出版社，1990.3吳宗澤. 機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)（第二版）m. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003.4余國琮.化工機(jī)械工程手冊(cè)（上、中