潤滑油脫水凈化掛車設(shè)計-機械部分【2013年最新整理畢業(yè)論文】

重慶理工大學畢業(yè)論文 潤滑油脫水凈化掛車設(shè)計 -機械部分 編號 畢 業(yè) 設(shè) 計（論文） 題目 潤滑油脫水凈化掛車設(shè)計 -機械部分 二級學院 機械工程學院 專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 班 級 109040206 學生姓名 周 亮 學號 10904020635 指導教師 職稱 時 間 重慶理工大學畢業(yè)論文 潤滑油脫水凈化掛車設(shè)計 -機械部分 目 錄 摘 要 Abstract 1 緒論 1 1.1 研究背景和研究意義 1 1.2 國內(nèi)凈油機和掛車的發(fā)展現(xiàn)狀 2 1.3 潤滑油的常用物理指標 2 1.4 潤滑油主要污染物及來源 3 1.5 凈油機常見類型結(jié)構(gòu) 3 1.5.1 板框式凈油機 3 1.5.2 離心分離式凈油機 4 1.5.3 靜電凈油機 4 1.5.4 真空凈油機 5 2 潤滑油脫水凈化掛車結(jié)構(gòu)設(shè)計 6 2.1 潤滑油脫水凈化掛車工作流程圖 6 2.2 潤滑油脫水凈化掛車部件選型 6 2.2.1 加熱罐 7 2.2.2 真空發(fā)生罐 8 2.2.3 過濾器 11 2.2.4 底油抽吸器 12 2.2.5 真空泵 13 2.2.6 油泵 14 2.2.7 冷凝器 15 2.2.8 氮氣發(fā)生器 15 2.2.9 油管卷盤 16重慶理工大學畢業(yè)論文 潤滑油脫水凈化掛車設(shè)計 -機械部分 2.2.10 電纜卷盤 16 2.2.11 法蘭盤 17 2.2.12 閥類 17 2.2.13 螺栓、螺母、墊圈 18 2.2.14 管道 18 2.2.15 掛車選型 19 2.3 潤滑油脫水凈化掛車的裝配 20 2.4 潤滑油脫水凈化掛車主要特點 22 3 結(jié)論 23 致謝 24 參考文獻 25 文獻綜述 26 重慶理工大學畢業(yè)論文 潤滑油脫水凈化掛車設(shè)計 -機械部分 I 摘 要 石油是重要的能源，也是重要的戰(zhàn)略物資。潤滑油在使用過程中，會因為種種原因參入雜質(zhì)，比如：灰層、纖維、金屬屑，水分等，而水分是最為常見的一種污染物。這些雜質(zhì)讓潤滑油失效，失去潤滑降溫效果 ,不僅導致機械部件的傳動失效，也導致能源的極大浪費。 鑒于此，本文提出一種潤滑油凈化裝備 潤滑油脫水凈化掛車的設(shè)計方案，通過對凈化掛車主要結(jié)構(gòu)的設(shè)計，包括真空泵、粗過濾器、 加熱器、真空罐、精過濾器、油泵、冷凝器等部件的設(shè)計、計算及選型，最終形成潤滑油脫水凈化掛車裝配總圖。 關(guān)鍵詞： 潤滑油 凈化 裝配 重慶理工大學畢業(yè)論文 潤滑油脫水凈化掛車設(shè)計 -機械部分 II Abstract Oil is an important source of energy, but also an important strategic.Lubricating oil in use process, because of various reasons, incorporation of impurities, for example: ash, fiber, metal scraps, moisture etc, while the water is one of the most common contaminants. These impurities to the failure of the lubricating oil, Lose lubrication cooling effect. Not only lead to the failure of transmission machinery parts, also caused a great waste of energy. In view of this situation, this paper presents a lubricating oil purification equipment-Lubricating oil purification Trailer design scheme. Through the design of the main structure of the trailer purification, Including vacuum pumps, coarse filter, heater, vacuum tank, fine filters, pumps, condensers and other components of the design, calculation and selection, The final formation of lubricating oil purification trailer assembly drawing. Key words: Lubricating oil Purify Assembly 全套資料帶 CAD 圖， QQ 聯(lián)系 414951605 或 1304139763 重慶理工大學畢業(yè)論文 潤滑油脫水凈化掛車設(shè)計 -機械部分 III 重慶理工大學畢業(yè)論文 潤滑油脫水凈化掛車設(shè)計 -機械部分 IV 重慶理工大學畢業(yè)論文 潤滑油脫水凈化掛車設(shè)計 -機械部分 V 重慶理工大學畢業(yè)論文 潤滑油脫水凈化掛車設(shè)計 -機械部分 1 1 緒 論 1.1 研究背景和研究意義 自工業(yè)革命以來，科技得到迅速發(fā)展，生產(chǎn)行業(yè)由手工化逐步向機械化發(fā)展，世界上各個國家的生產(chǎn)生活水平與該國的機械化水平息息相關(guān)。如今，車輛和機械設(shè)備在節(jié)能、環(huán)保上要求在不斷的提高，因此對潤滑油的要求也越來越高。但是，原油的儲量隨著各國的不斷開采日益減少，這些不可再生能源，威脅著每一個國家的發(fā)展。在潤滑油加工工藝中， 環(huán)烷基原油是重要的原料，同時環(huán)烷基原油也是最為珍貴的原油之一 1。然而，其儲量非常的少，僅僅占到世界原油總儲量的 2.2。潤滑油本身的資源稀缺珍貴，但是每年浪費的潤滑油是一個相當驚人的數(shù)字。中國工程院 2007 年發(fā)表的一個報告指出 2， 2006 年全國消耗在潤滑方面的資金估計為 9500 億元，如果合理使用潤滑油，可以節(jié)省人民幣估計可達3270 億元，占當時國內(nèi)生產(chǎn)總值 (GDP)的 1.55%。 潤滑油在使用過程中，除了少部分由于揮發(fā)、氧化、泄露外，大部分仍留在機械設(shè)備中。使用過程中潤滑油會受到水分、灰層等的污染， 受到污染的潤滑油如果繼續(xù)使用，將對機械設(shè)備造成很大的磨損消耗，影響設(shè)備的使用期限和使用性能。在國際上，機械設(shè)備的失效 70 -85是有潤滑油污染引起的。國內(nèi)油液污染更為嚴重，我國僅機械行業(yè)每年排放的廢潤滑油就達數(shù)億噸 3。所以，對于潤滑油的高效可持續(xù)使用勢在必行。這不僅能節(jié)約能源，緩解能源危機，而且可以保護環(huán)境避免廢油對土壤水源的污染。 1.2 國內(nèi)外凈油機和掛車的發(fā)展現(xiàn)狀 國外凈油機的典型產(chǎn)品有 4：美國頗爾公司的 HNP021、 HVP2703 凈油機，日本加藤公司的 KLVC-AX-IA 型帶電在線濾油機， 瑞典 HERING 公司 EOK 型凈油機，瑞士麥克菲爾公司的 VH061-e 型凈油機。國外掛車的結(jié)構(gòu)相對簡單，一般為二軸，鋼板彈簧，多為鵝頸式結(jié)構(gòu)。 國外掛車的特點：規(guī)?；⒔Y(jié)構(gòu)簡約、個性化、輕量化、功能多、技術(shù)領(lǐng)先、小批量、精品化 5。 目前，國內(nèi)凈油機生產(chǎn)廠家繁多。但是這些生產(chǎn)廠家大多是小規(guī)模生產(chǎn)，科重慶理工大學畢業(yè)論文 潤滑油脫水凈化掛車設(shè)計 -機械部分 2 技含量并不高，生產(chǎn)的凈油機單一重復，質(zhì)量參差不齊，不能很好的滿足社會需求 6。我國掛車生產(chǎn)有幾十年歷史了，生產(chǎn)企業(yè)目前有 600 多家，產(chǎn)量達到 40余萬臺 7。和凈油機生產(chǎn)廠家一樣，掛車生產(chǎn)也不具備規(guī)?；a(chǎn)。沒有 批量化、規(guī)模化生產(chǎn)導致的結(jié)果就是 :我國的掛車在總體上比較粗糙，在服務和性能上得不到保障。所以，不管是凈油機還是掛車，我國和國際先進水平都存在很大的差距。需要我們不斷的提高生產(chǎn)水平，增強研發(fā)能力。 1.3 潤滑油的常用物理指標 8 1） 粘度 潤滑油的作用是使機械運動的摩擦表面形成油膜，該油膜起到潤滑、減震、沖洗、冷卻等作用。液體受外力作用流動時，其分子間發(fā)生的阻力叫做粘度。它是潤滑油最重要的性能之一。 2） 潤滑性 潤滑性是指潤滑油中極性分子與金屬表面吸附形成一層邊界油膜，以減小摩擦和磨損的性能 。潤滑性越好，油膜與金屬表面的吸附能力就越強。 3） 極壓性 極壓性是潤滑油中加入含硫、磷、氯的有機極性化合物后，油中極性分子在金屬表面生成抗磨、耐高壓的化學反應邊界膜的性能。 4） 閃點 當油在標準儀器中加熱所蒸發(fā)出的油氣，一遇火焰即能發(fā)生出閃光時的最低溫度，成為油的閃點。這是衡量油的易燃性的一種尺度，通常應使工作溫度低于油的閃點 30-40。 5） 凝點 這是指潤滑油在規(guī)定條件下，不能在自由流動時所達到的最高溫度。 6) 氧化穩(wěn)定性 從化學意義上講，礦物油是很不活潑的，但當它們暴露在高溫氣體中時，也會 發(fā)生氧化并生產(chǎn)硫、磷、氯的酸性化合物。這是一種膠裝乘積物，不但腐蝕金屬，而且加劇零件的磨損。 重慶理工大學畢業(yè)論文 潤滑油脫水凈化掛車設(shè)計 -機械部分 3 1.4 潤滑油主要污染物及來源 9 潤滑油主要的污染物有：水、空氣、化學物質(zhì)、微生物等。 這些污染物的來源： 1） 設(shè)備內(nèi)部殘留的物質(zhì)如：毛刺、灰層、纖維、磨削等； 2） 設(shè)備使用過程中外界侵入的污染物如：水分，灰層等； 3） 設(shè)備運轉(zhuǎn)是產(chǎn)生的污染物如：元件磨損產(chǎn)生的碎屑； 4） 其他來源如：設(shè)備密封失效，潤滑系統(tǒng)泄漏。 1.5 凈油機常見類型結(jié)構(gòu) 凈油機也俗稱濾油機，主要用于提高潤滑油以及其他油類的純凈度。常見的物理凈化方式有 10： 1、重力沉淀法； 2、壓力過濾法； 3、靜電分離法； 4、離心分離法； 5、真空分離法。 根據(jù)物理凈化方式與之相對應的出現(xiàn)了各種凈油機，比較常見的凈油機有：普通凈油機、板框式凈油機、離心分離式凈油機、靜電凈油機、真空凈油機。 1.5.1 板框式凈油機 主要由油泵、過濾器、過濾床等部件組成，過濾介質(zhì)為工業(yè)用的過濾紙 ,過濾精度較高。用于變壓器油、機油、柴油、航空液壓油的過濾和除雜。該設(shè)備操控容易、結(jié)果簡單、成本低。 圖 1.5.1 板框式凈油機 重慶理工大學畢業(yè)論文 潤滑油脫水凈化掛車設(shè)計 -機械部分 4 1.5.2 離心分離式凈油機 凈油機過濾裝置內(nèi)部有一個雙噴式的轉(zhuǎn)軸，由機油所產(chǎn)生的壓力來驅(qū)使其轉(zhuǎn)動。由于水比油的密度大，通過離心力的作用，把水從油液中分離出來，達到凈化油液的效果。該類凈油機主要用于切削油、淬火油、鍛造油、防銹油的凈化。 圖 1.5.2 離心分離式凈油機 1.5.3 靜電凈油機 該凈油機是一種具有高清潔度的凈化設(shè)備，對大部分油液都有凈化效果，具有較好的抗污染能力。 通過該類凈油機處理后的油液，物理、化學性能并不會改變，通過對裝置的改良，具有很大的市場前景。 圖 1.5.3 靜電凈油機 重慶理工大學畢業(yè)論文 潤滑油脫水凈化掛車設(shè)計 -機械部分 5 1.5.4 真空凈油機 主要由粗、精過濾器，加熱器，真空泵，油泵，冷凝器等組成。該類凈油機體積小，重量輕。能對油液進行過濾、熱循環(huán)、干燥等功能，對于油液除水效果顯著。 圖 1.5.4 真空 凈油機 本次潤滑油脫水凈化掛車設(shè)計就是在原有真空凈油機的基礎(chǔ)上，針對性的進行改良，有很大工程應用前景。為了運輸上的方便，將設(shè)計好的凈油機裝載在掛車底盤盤上，由其他車輛牽引行駛，適合在室內(nèi)或者野外工作。 重慶理工大學畢業(yè)論文 潤滑油脫水凈化掛車設(shè)計 -機械部分 6 2 潤滑油脫水凈化掛車結(jié)構(gòu)設(shè)計 本章節(jié)主要介紹了潤滑油脫水凈化掛車的工作原理，真空罐的設(shè)計校核，加熱溫度的確定，真空泵，油泵，過濾器的選擇等，以及潤滑油脫水凈化掛車系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計。 2.1 潤滑油脫水凈化掛車工作流程圖 如圖 2.1 潤滑油脫水凈化掛車的工作流程圖 圖 2.1 工作流程圖 本次的設(shè)計的潤滑油脫水凈化掛車工程流程如圖所示：先打開真空泵與真空罐連接的閥門，讓真空泵抽走設(shè)備中的空氣，使整個工作系統(tǒng)達到預定的真空環(huán)境。然后打開進油閥，使?jié)櫥蛷倪M油管道流入，通過粗過濾器（第一次過濾）除去較大（ 100 m以上）的雜質(zhì)，流入加熱蒸發(fā)器，使?jié)櫥图訜岬?70左右，進入真空脫水罐（由真空泵抽成真空狀態(tài)，極限壓力為 0.06MPa）后，水成為氣態(tài)而潤滑油依然保持液態(tài)，在真空罐中通過噴淋器、斜板和氮氣的 作用使?jié)櫥椭械乃殖浞謸]發(fā)出來，真空罐中揮發(fā)出的水蒸氣通過冷凝器液化成水排出，而潤滑油通過油泵流入精過濾器（第二次過濾，精度在 10 m）中，達到標準的潤重慶理工大學畢業(yè)論文 潤滑油脫水凈化掛車設(shè)計 -機械部分 7 滑油則流出待用，沒有達到標準的，則經(jīng)過內(nèi)循環(huán)讓潤滑油從精過濾器流回粗過濾器進行多次脫水凈化。 此次設(shè)計的潤滑油脫水凈化掛車包括的主要設(shè)備有：真空罐、粗過濾器、精過濾器，、加熱器、底油抽吸器、真空泵、油泵、冷凝器、氮氣發(fā)生器、油管卷盤、電纜卷盤、管道、掛車等。 2.2 潤滑油脫水凈化掛車部件選型 2.2.1 加熱罐 2.2.1.1 加熱溫度的確定 11 在密閉條件中，在一定溫度下，與液體或固體處于相平衡的蒸氣所具有的壓力稱為飽和蒸氣壓。純水的飽和溫度越低，飽和蒸氣壓也就越低，（如下表） 表 2.2.1.1 當水被加熱到 70，低于 80時，水成為氣態(tài)，而潤滑油能夠依舊保持性能（油液正常工作溫度一般在 80以下），根據(jù)工程實際考慮，最終確定的真空度為 0.06MPa。潤滑油是熱的不良導體，如果加熱功率太低，那么加熱時間勢必會延長，凈化效率則會很低；如果加熱功率太高，則難以安裝并且價格昂貴。單個 加熱棒會導致其周圍的油液溫度過高使?jié)櫥褪?，所以選擇多個加熱棒置于加熱罐內(nèi)，增大受熱面積，使油液受熱均勻。 重慶理工大學畢業(yè)論文 潤滑油脫水凈化掛車設(shè)計 -機械部分 8 2.2.1.2 加熱功率的確定 12 加熱功率的計算過程： 加熱功率計算公式：60000 TQCW （ 2.1） C:潤滑油比熱容 1675-2093（ J/Kg.K) ：油液密度 900Kg/m Q:公稱流量（ L) T：一個循環(huán)內(nèi)的溫度差（ 5-10） T：加熱時 間（ 30-60min） ：加熱效率 0.5-0.6 計算中，?。?C=2000（ J/Kg.K)， Q=100L， T=5。 所以，經(jīng)計算得 W=30KW， 考慮到管道和加熱器的熱損失（ 20） 13 計算得： 1.2W=36KW 取加熱功率 W=40KW。 圖 2.2.1.2 加熱棒 2.2.2 真空發(fā)生罐 真空罐內(nèi)的水蒸氣是以微小的氣泡形式存在的，當溫度和真空度條件滿足的重慶理工大學畢業(yè)論文 潤滑油脫水凈化掛車設(shè)計 -機械部分 9 情況下，水分的蒸發(fā)過程同時在潤滑油的 表面和內(nèi)部進行。由于油液處于不斷“沸騰”流動的狀態(tài)，揮發(fā)出來的氣體被真空泵抽到冷凝器中冷卻，而沒有揮發(fā)出來的水蒸氣，則繼續(xù)夾雜在潤滑油中。真空罐的脫水效率與溫度、工作壓力、真空罐內(nèi)的空氣流動性有關(guān)，溫度越高水蒸發(fā)越快，工作壓力越低水蒸發(fā)越快，空氣流動性越好水蒸發(fā)越快。 真空罐一般分為立式真空罐和臥式真空罐，材質(zhì)一般為不銹鋼。本次設(shè)計的真空采用臥式的，一方面可以節(jié)省空間位置，另一方面可以提升脫水凈化效果。 本次設(shè)計的真空發(fā)生罐罐體內(nèi)主要由噴淋器、斜板和可視窗組成，是整個凈油機的反應容器。噴淋器的作用是 把經(jīng)過加熱的油液均勻的噴灑在斜板上，而斜板起到一個緩沖油液以及增大油液中水分揮發(fā)面積的作用。設(shè)置可視窗是為了觀察真空罐中油液的高度，以方便通過控制進油閥和出油閥來調(diào)節(jié)油液高度。 凈油機的公稱流量是整個設(shè)計的主要參數(shù)，定為 50L/min。一般來講，真空罐的容積應為凈油機公稱流量的 3-5 倍，故本次設(shè)計的真空罐容積至少應為150L。初步設(shè)計的真空罐為尺寸 500 1300mm 的圓柱型罐體，通過計算來驗證尺寸是否合理。 322 255.03.14 5.014.34 mLDLSV （ 2.2) 由于 33101 cmL 363 101 cmm 所以 Lm 255255.0 3 ， 大于 150L， 故此滿足設(shè)計要求。 根據(jù)設(shè)計要求，真空罐的尺寸為 500 1300mm，在低真空狀態(tài)下運行 真空罐的應力計算 14： 設(shè)計真空罐內(nèi)極限壓力為 0.06Pa，罐體厚度為 5mm， 直徑為 500mm，通過應力計算來確定材料的型號。 罐體內(nèi)壓力： NDPF 222 102.14 5.014.306.04 (2.3) 罐體外壓力： NDPF 4252 1096.14 5.014.3104 (2.4) 所以真空罐所承受的壓力為 N41096.1 。 重慶理工大學畢業(yè)論文 潤滑油脫水凈化掛車設(shè)計 -機械部分 10 因此在計算真空罐應力的時候主要考慮的是大氣壓對罐體的應力 M P aPaPDM P aPaPD510510525.01025.2105.210545.0104635635 (2.5) 由計算可知，真空罐受到的最大應力為 5MPa,遠遠小于 20 鋼的許用應力 ，所以真空罐的厚度合理。 右側(cè)端蓋用螺栓與罐體連接，需要 8個材質(zhì) Q235 的 M12 的螺栓，下面進行螺栓的強度校核 15： 每個螺栓所受的軸向載荷：ZFF 0 (2.6) 公式中：F為總載荷， Z為螺栓個數(shù) 所以，經(jīng)計算，每個螺栓所受載荷為 NF 24508 1096.140 螺栓危險截面的拉伸強度條件為： 4d3.120Fca (2.7) 公式中： d為螺栓公稱直徑， 為許用應力 經(jīng)過計算可知： M P apaca 281028194012.014.324503.1 42 螺紋連接的許用應力計算： Ss （ 2.8） 公式中：s為屈服極限取 245MPa， S 為安全系數(shù)取 5-4 所以，經(jīng)計算得螺紋連接的許用應力為 49-61MPa 由于 28MPa 小于 49MPa，故合理。 下面計算螺栓桿的剪切強度： 42dFf （ 2.9） 公式中： f為摩擦系數(shù)取 0.10-0.16， d 為螺桿公稱直徑 重慶理工大學畢業(yè)論文 潤滑油脫水凈化掛車設(shè)計 -機械部分 11 經(jīng)計算得M P a174012.014.31096.11.024 下面計算螺桿的許用剪切應力： Ss （ 2.10） 公式中：s為 屈服極限取 235MPa，S為安全系數(shù)取 2-2.5 經(jīng)過計算得 =94-117.5MPa。 所以，螺桿的剪切應力也合理。 綜上所述：真空罐本體用 20 鋼沖壓成型，右端蓋用螺栓與罐體連接，罐體外敷 20mm 厚的巖棉保護層，保護層外再設(shè) 1mm 厚的不銹鋼來保護外殼 11。 真空罐的噴淋器和斜板選用不銹鋼材質(zhì)的。噴淋器焊接在罐體上部，斜板間隔為 30mm，布置 4塊，在罐體內(nèi)設(shè)置槽口（角度為 45），用于斜板的固定。 圖 2.2.1 真空罐 2.2.3 過濾器 過濾器分為普通過濾器、粗過濾器、精過濾器和超精過濾器。常用的過濾器類型和特性為 16： 1） 網(wǎng)式過濾器：裝在液壓泵管路上保護液壓泵，過濾精度為 80-180 m，結(jié)構(gòu)簡單，通油能力大，但過濾效果差。 2） 線隙式過濾器：一般用于中低壓系統(tǒng)，線隙 100-200，過濾精度 30-100重慶理工大學畢業(yè)論文 潤滑油脫水凈化掛車設(shè)計 -機械部分 12 m，結(jié)構(gòu)簡單，過濾效果好，通油能力大，但清洗不方便。 3） 紙質(zhì)過濾器：用于過 濾要求高的液壓系統(tǒng)中，過濾精度為 5-30 m，過濾效果好，精度高，但是容易堵塞，需要常更換濾紙。 4） 燒結(jié)式過濾器 :用于高質(zhì)量的液壓系統(tǒng)中，過濾精度在 7-100 m，能在高壓、高溫下工作，抗腐蝕性好。 5） 磁性過濾器：用于吸附鐵屑，結(jié)構(gòu)簡單，過濾效果好。 本次設(shè)計兩個過濾器，一個粗過濾器，一個精過濾器。粗濾器設(shè)置在進油管道，用于過濾掉油液中較大的雜質(zhì)，過濾精度在 100 m 左右。精濾器設(shè)置在出油管道，對油液進行再一次過濾，出去油液中，極小的微粒和少量水分，過濾精度在 10 m左右。 過濾器的選擇主要在于濾網(wǎng)的選擇，濾網(wǎng) 在選擇上需要考慮的因素：能否達到過濾要求、濾網(wǎng)抗腐蝕性能如何、過油性能如何、壓力損失大小、能否長時間工作、更換清洗是否方便。這些都將影響最后出來的潤滑油質(zhì)量是否達標，能否繼續(xù)使用。濾網(wǎng)采用如圖 2.2.2 類型濾網(wǎng)。該類濾網(wǎng)納污能力強，抗腐蝕能力強，過濾面積得到大大增強，壓差低，使用壽命長。粗過濾器選用的濾網(wǎng)精度為 100 m 的磁性過濾器，精過濾器精度為 10 m 的過濾器。 圖 2.2.2 濾網(wǎng) 重慶理工大學畢業(yè)論文 潤滑油脫水凈化掛車設(shè)計 -機械部分 13 2.2.4 底 油抽吸器 底油抽吸器是在設(shè)備停止工作后，將真空罐內(nèi)的殘余潤滑油抽出。不會影響下一次的凈化效果，使每一次凈化后的潤滑油質(zhì)量穩(wěn)定可靠。此次設(shè)計選擇的是一種氣動式的自動抽油機，比起手動式抽油機，安裝方便，使用靈活。當罐體充滿潤滑油時，出口機械裝置會自動關(guān)閉，安全快捷。型號為精展 JJT/PX-3090P 。 圖 2.24 底油抽吸器 2.2.5 真空泵 真空泵作用在于將真空發(fā)生罐里的空氣排出，抽成設(shè)備工作所需的真空度0.06MPa。真 空泵選擇的主要參考因素有：真空泵需要抽掉的氣體總量及能在 2分鐘左右將真空罐和管道的氣壓降到 0.06MPa 或者更低；抽氣速率應大于進油速率。真空泵按工作原理可分為 :氣體輸送泵和氣體捕集泵。氣體輸送泵一般有：往復式真空泵、旋片式真空泵、定片式真空泵等；氣體捕集泵包括 :吸附泵和低溫泵。本次設(shè)計選擇的是 2X-15A 型旋片式真空泵，抽氣速率為 15L/S，功率為1.5KW，極限壓力為 0.06Pa，轉(zhuǎn)速為 470r/min。 真空泵脫水能力計算 17： 標準大氣壓下真空泵抽氣能力： S =工 作真 空度 真 空泵 的 抽氣 能力 /標 準大 氣壓 =6000 15101000=0.89L/s (2.11) 標準大氣壓下的脫氣能力： S =S 273/343=0.71L/s (2.12) Z在標準狀態(tài)下， 1 摩爾的水體積為 22.4L，重量為 18g， 則脫水能力 S=S” 18/22.4 3600=2054g/h (2.13) 重慶理工大學畢業(yè)論文 潤滑油脫水凈化掛車設(shè)計 -機械部分 14 圖 2.2.5 真空泵 2.2.6 油泵 油泵的作用在于將真空罐內(nèi)經(jīng)過凈化的潤滑油抽出，再通入精過濾器中。一般來說，油泵的工作壓力為泵額定壓力的 70-80，及不應高于 0.05MPa。這樣既能提高系統(tǒng)的可靠性，又能延長設(shè)備的使用壽命。油泵的額定流量應該大于設(shè)備工作的最大流量，這樣能避免系統(tǒng)過載。油泵有直列式、分配式和單體式三大類。從機械分類來看，分為：噴油泵、自吸油泵、潛油泵、機油泵。油泵流量的大小是通過密封工作腔被容積的變化來恒定的。 油泵工作壓力的確定 18： PPaP (2.14) Pa為 0.06MPa,由于沒有液壓缸等元件，所以 0P 。所以 P 定為 2.5MPa。 油泵流量的確定： maxQKQ P (2.15) K為泄露系數(shù)為 1.2， m in/50m ax LQ 所以， m in/90/109.0 33 LsmQ P 此次設(shè)計選擇的油泵型號為 Y100L1-4，功率為 2.2KW，流量為 100L/min，轉(zhuǎn)速為 1430r/min，電壓為 380V，電流為 5A。 重慶理工大學畢業(yè)論文 潤滑油脫水凈化掛車設(shè)計 -機械部分 15 圖 2.2.6 油泵 2.2.7 冷凝器 冷凝器安裝在真空發(fā)生罐之后，將真空發(fā)生罐中的水蒸氣冷凝成液態(tài)。冷凝器一般有風冷和水冷兩種結(jié)構(gòu)，在冷卻效果上，水冷要比風冷好。但是風冷結(jié)構(gòu)簡單且價格低廉，所以此次設(shè)計采用的是風冷結(jié)構(gòu)的冷凝器。選擇冷凝器的關(guān)鍵在于散熱面積，散熱面積越大冷卻效果就越好。本次設(shè)計選擇的冷凝器型號為ZJYT-015，散熱面積為 15 ，風扇電機功率為 90-120W，風量為 1800m/h。 圖 2.2.7 冷凝器 2.2.8 氮氣發(fā)生器 氮氣發(fā)生器的作用是把從空氣中分離出來的氮氣，通入真空發(fā)生罐中，使?jié)櫥拖穹序v一樣，讓水分能更好的揮發(fā)出來。傳統(tǒng)的氮氣發(fā)生器是一套大型設(shè)備，價格高昂。本次選用的是一種新型的氮氣發(fā)生器，采用膜分離技術(shù)，直接從空氣中分離出氮氣和氧氣，氧氣直接排到大氣中，氮氣經(jīng)過管道進入真空發(fā)生罐中。該設(shè)備簡單，安裝方便靈活。這種氮氣發(fā)生器，型號為 NC3020，氮氣純度達到95 -99，產(chǎn)量在 1-2000Nm/h。 重慶理工大學畢業(yè)論文 潤滑油脫水凈化掛車設(shè)計 -機械部分 16 圖 2.2.8 氮氣發(fā)生器 2.2.9 油管卷 盤 油管卷盤主要是為了讓進油管道和出油管道的油管收放方便，并且在整個系統(tǒng)中占用較小的空間。 圖 2.2.9 油管卷盤 2.2.10 電纜卷盤 電纜卷盤和油管卷盤一樣都是為了節(jié)省空間，方便收放電纜，展開作業(yè)時能快速連接電源。 重慶理工大學畢業(yè)論文 潤滑油脫水凈化掛車設(shè)計 -機械部分 17 圖 2.2.10 電纜卷盤 2.2.11 法蘭盤 法蘭主要是用來連接管道，屬于標準件，一般成對安裝使用。根據(jù)設(shè)計中管道的尺寸選擇法蘭盤的 尺寸，所以此次選擇的法蘭盤有兩種，一種安裝在管徑為40mm 的管道中，另外一種安裝在管徑為 30mm 的管道中。管徑 45mm 的法蘭盤需要 4 顆 M14 的螺栓連接，管徑 35 的法蘭盤需要 4顆 M12 的螺栓連接。為了達到更好的密封環(huán)境，可在兩個法蘭盤之間加上密封墊。 圖 2.2.11 法蘭盤 2.2.12 閥類 閥主要起的是調(diào)節(jié)控制作用，本次設(shè)計系統(tǒng)中，需要用到的閥有電磁閥和扳手閥。此次設(shè)計選擇的電磁閥型號為 DDC-JQ40（與 2X-15A 真空泵相匹配 ），電磁真空帶充氣閥是安裝在機械真空泵上的專用閥門，并與泵接在同一個電源上，泵的開啟與停止直接控制閥門的開啟與關(guān)閉。當泵停止工作或電源突然中斷時，閥能自動將真空系統(tǒng)封閉，并將大氣通過閥的充氣口經(jīng)閥充入到泵腔，從而避免重慶理工大學畢業(yè)論文 潤滑油脫水凈化掛車設(shè)計 -機械部分 18 泵油逆流污染真空系統(tǒng)。扳手閥主要是起一個開關(guān)作用，設(shè)備中使用了 5個該類型閥。安裝的位置分別在：進油管道、出油管道、氮氣發(fā)生器與真空罐之間、粗過濾器與精過濾器之間、真空泵與真空發(fā)生罐之間。 圖 2.2.12 電磁閥 和扳手閥 2.2.13 螺栓、螺母、墊圈 根據(jù)安裝需求，選取符合安裝要求的標準連接件。 2.2.14 管道 我們常見的管道有鋼管、銅管、膠管、尼龍管和塑料管等。銅管抗震性差，膠管用在相互運動的的管道中，而尼龍管不常用，鋼管價格便宜安裝方便，所以我們選擇鋼管作為本次設(shè)計的凈油機管道。 管道直徑的確定： VQd 63.4 (2.16) Q為 公稱流量 V 為管道流速一般取 1.5-2.5m/s 計算得出管道直徑為：mmd 3321 0 063.4 由于進油管道在真空負壓下，油液流速較快，所以進油管道一般小于或者等于出油管道，故此本次設(shè)計的進油管道通徑為 35mm，外徑為 40mm，壁厚為 2.5mm。出油管道通徑為 40mm，外徑為 45，壁厚為 2.5mm，材料為 20鋼。管道與管道間，管道與油泵間，均采用法蘭盤連接，法蘭盤的具體尺寸根據(jù)查表可得。 重慶理工大學畢業(yè)論文 潤滑油脫水凈化掛車設(shè)計 -機械部分 19 管道的校核： dSPD2 (2.17) P為工作壓力， D為管道內(nèi)徑， s為鋼管許用應力 對于鋼管 s=sb/s (2.18) （ sb 為抗拉強度， s為安全系數(shù)） 查表得 s=8,sb=410MPa 所以 s=51.25MPa。 進油管厚度校核： 5.202.025.512 3506.0 d 故管道設(shè)計合理 由于出油管道在常壓下工作，不需要校核。 2.2.15 掛車選型 掛車分為全掛車和半掛車，全掛車為獨立承載，半掛車與牽引車共同承載，根據(jù)設(shè)計需求，此次設(shè)計選擇全掛車。掛車沒有動力裝置，依靠牽引車輛牽引行駛。本次設(shè)計選擇的掛車主要是根據(jù)整個凈油機系統(tǒng)的重量作為標準。根據(jù)凈油機各個部件的重量總和，初步估計凈油機的總重量大約為 3000KG。故此，本次選擇的掛車需要的承載能力在 3000KG 以上。 本次選擇的全掛車型號為 STD97-3/2-（如下圖），屬于鵝頸式單軸雙輪掛車。該掛車性能可靠， 機械性能高，重心較低，制動安全。選用的是轉(zhuǎn)輪式 ，可承載的 2000KG-6000KG 的重量。車架是槽型焊接框架結(jié)構(gòu)。連接裝置選用鉤環(huán)式，掛車牽引架可自行調(diào)節(jié)，試用于各類牽引車輛。前支撐輪是手搖式的，絲杠螺母結(jié)構(gòu)，行車時可收起。后支撐也是手搖升降式的，行車時收起。 圖 2.2.15-1 輕型單軸全掛車 重慶理工大學畢業(yè)論文 潤滑油脫水凈化掛車設(shè)計 -機械部分 20 掛車底盤結(jié)構(gòu)如下圖所示： 圖 2.2.15-2 掛車底盤 1.電纜線 2.牽引桿 3.制動總成 4.前導輪 5.前支承腿 6.中軸管 7.車身 8.扭力軸懸掛 9.備輪 10.后支承腿 11.尾燈 為了獲得良好的懸掛性能和通過能力，減輕凈油機設(shè)備的震動，該掛車底盤選用了扭力軸懸掛系統(tǒng)，同時降低了操作高度方便地面作業(yè)。掛車底盤由于使用了超越慣性制動系統(tǒng)，這樣就能解決牽引車和掛車的制動匹配問題。 2.3 潤滑油脫水凈化掛車的裝配 本次設(shè)計的掛車由凈油機組和掛車底盤組成，將設(shè)計好的凈油機組箱體通過螺栓連接安裝于掛車底盤上。凈油機 組主要包含的元件有：真空罐、粗過濾器、精過濾器、加熱器、氮氣發(fā)生器、真空泵、油泵、冷凝器、控制箱、進、出油管卷盤等組成。 在設(shè)備安裝之前，需要搞清楚整個設(shè)備的工作流程。然后根據(jù)掛車底盤的尺寸，來合理分配潤滑油脫水凈化機組的空間布局。凈化機組的結(jié)構(gòu)安裝設(shè)計有一個原則：較大的零部件，盡量置于空間的上端，反之，較小的零部件就置于空間的下端。管道根據(jù)需求合理在空間走位，盡量避免管道相互交叉。這樣，既能最大限度的合理使用空間，又能使整個凈化機組看起來美觀緊湊。 重慶理工大學畢業(yè)論文 潤滑油脫水凈化掛車設(shè)計 -機械部分 21 根據(jù)設(shè)計要求裝配好的潤滑油脫水凈化掛車如下圖 2.3.1 圖 2.3.1 潤滑油脫水凈化掛車 俯視 圖 裝配好的凈油機組， 通過 6 顆 M20 的螺栓 安裝在掛車底盤，為了保護好凈油機組， 以及拖運方便， 在 掛車底盤四周 周圍加裝保護框。加裝完成后的潤滑油脫水凈化掛車如圖所示： 圖 2.3.2 潤滑油脫水凈化掛車 重慶理工大學畢業(yè)論文 潤滑油脫水凈化掛車設(shè)計 -機械部分 22 2.4 潤滑油脫水凈化掛車主要特點 1）真空罐采用臥式結(jié)構(gòu)，大大增加了噴淋器噴霧時油液的表面積； 2）加熱潤滑油時，預加熱溫度要求不高，加熱效果好； 3)采用先進的復合脫水分離工藝技術(shù)，脫氣脫水效率高； 4） 采用富氮技術(shù)，可直接從空氣中富集氮氣對油液進行吹掃和保護； 5） 采用強風冷凝除水，增強了設(shè)備輸出功率，延長真空泵使用壽命； 6） 采用復合微孔過濾技術(shù)，壽命長，更換方便，可滿足各種過濾精度要求； 7)結(jié)構(gòu)緊湊，造型美觀，裝拆容易，清洗方便； 8）方法簡單，自動化程度高。 2.5 潤滑油脫水凈化掛車裝配圖 本次設(shè)計 一共有 5張圖紙，裝配圖見附圖 1；真空罐見附圖 2；過濾器見附圖 3；加熱器見附圖 4；工作流程圖見附圖 5。 重慶理工大學畢業(yè)論文 潤滑油脫水凈化掛車設(shè)計 -機械部分 23 3 總結(jié) 通過 畢業(yè)設(shè)計將大學四年所學的知 識融合到了一起， 把 所學的理論知識應用到了具體的實踐