立式真空淬火爐(不是胡寫)

1、課程設(shè)計(jì)立式真空淬火爐設(shè)計(jì)說明書（PFTH700/1600型） 第一章 前言目 錄第一章 前言3第二章 設(shè)計(jì)任務(wù)說明4第三章 確定爐體結(jié)構(gòu)和尺寸53.1 爐膛尺寸的確定53.2 爐襯隔熱材料的選擇53.3各隔熱層、爐殼內(nèi)壁的面積及厚度63.3.1 隔熱屏63.3.2 爐殼內(nèi)壁7第四章 爐子熱平衡計(jì)算94.1 有效熱的計(jì)算94.2 無熱功的計(jì)算94.3 結(jié)構(gòu)的蓄熱量124.4 爐子功率的驗(yàn)證14第五章 電熱元件的選擇及布置15第六章 工件進(jìn)出料傳送裝置設(shè)計(jì)18第七章 其他部件的設(shè)計(jì)計(jì)算197.1 淬火油槽的設(shè)計(jì)197.2 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)207.2.1 冷卻水消耗計(jì)算207.2.2 確定水在水殼內(nèi)的

2、經(jīng)濟(jì)流速和當(dāng)量直徑217.2.3 球?qū)α鳠釗Q系數(shù)217.2.4 驗(yàn)算水冷爐壁得溫度 ()217.2.5 冷卻水的管道設(shè)計(jì)217.2.6 水冷系統(tǒng)的安全保護(hù)227.3 水冷電極227.4 觀察窗227.5 熱電偶測(cè)溫裝置227.6 風(fēng)扇237.7 真空放氣閥、真空安全閥237.8 法蘭設(shè)計(jì)23第八章 真空熱處理爐真空系統(tǒng)的設(shè)計(jì)248.1 根據(jù)設(shè)計(jì)技術(shù)條件,確定真空系統(tǒng)方案248.2 真空爐必要抽速計(jì)算248.3 根據(jù)爐子必要抽氣速率選擇主泵258.4 選配前級(jí)真空泵258.5 確定真空系統(tǒng)管及配件尺寸26第九章 真空熱處理的優(yōu)點(diǎn)27第十章 真空熱處理爐特點(diǎn)28第十一章 參考文獻(xiàn)29第一章 前言真

3、空熱處理技術(shù)是隨著國防尖端工業(yè)、精密機(jī)械制造業(yè)等的發(fā)展而發(fā)展起來的新型熱處理技術(shù)。尤其是近年來，零件性能及精度要求的提高，使得真空熱處理技術(shù)日益受到重視，不僅用于活潑及難熔金屬的熱處理，還逐漸推廣到鋼鐵材料的退火、淬火、回火、滲碳、滲氮、滲金屬等各領(lǐng)域。真空熱處理工件通常具有一系列突出優(yōu)點(diǎn)：不氧化、不脫碳，處理后仍保持表面光亮和原有光澤，表面通?？刹患庸?，工件無變形，較高的耐磨性和使用壽命，對(duì)工件有脫脂、脫氣作用，無污染、無公害，自動(dòng)化程度高等。而真空熱處理設(shè)備是完成真空熱處理工藝的重要保證，能夠設(shè)計(jì)或者選用先進(jìn)合理的真空熱處理設(shè)備，充分滿足熱處理工藝參數(shù)的要求，是提高產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵。我國在真

4、空熱處理設(shè)備的開發(fā)方面已經(jīng)與世界接軌，生產(chǎn)的主要產(chǎn)品有真空退火爐、真空油氣淬火爐、真空高壓氣淬爐、真空高壓高流率氣淬爐、真空負(fù)壓高流率氣淬爐、真空回火爐、真空滲碳爐、真空離子滲碳爐、真空燒結(jié)爐、真空釬焊爐以及真空離子滲氮爐、真空滲金屬爐、真空鍍膜爐及濺射設(shè)備等多種類型。在爐型上包括單室、雙室、三室、半連續(xù)及連續(xù)式真空熱處理設(shè)備，初步形成了國產(chǎn)真空熱處理爐系列。本次課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的是PFTH700/1600型真空淬火爐，旨在通過一次標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)過程，熟悉和掌握真空淬火爐的設(shè)計(jì)過程及其工作方式，為以后進(jìn)一步、深入的學(xué)習(xí)打好堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。32第二章 設(shè)計(jì)任務(wù)說明第二章 設(shè)計(jì)任務(wù)說明完成PFT700/160

5、0型真空淬火爐技術(shù)設(shè)計(jì)，要求設(shè)計(jì)書和真空淬火爐的結(jié)構(gòu)圖（主視圖、側(cè)視圖）。給定技術(shù)參數(shù)如下表：項(xiàng)目單位指標(biāo)爐子有效尺寸mm7001600最大裝爐量Kg900最高溫度1300壓升率Pa/h0.67額定功率kW300第三章 確定爐體結(jié)構(gòu)和尺寸第三章 確定爐體結(jié)構(gòu)和尺寸3.1 爐膛尺寸的確定 由爐體設(shè)計(jì)給定的參數(shù)可知，真空加熱爐的有效加熱尺寸為700mm1600mm。隔熱屏內(nèi)部結(jié)構(gòu)尺寸主要根據(jù)處理工件的形狀、尺寸和爐子的生產(chǎn)率決定，并應(yīng)考慮到爐子的加熱效果、爐溫均勻性、檢修和裝出料操作的方便。一般隔熱屏的內(nèi)表面與加熱器之間的距離約為50100mm；加熱器與工件(或夾具、料筐)之間的距離為50一150

6、mm。隔熱屏兩端通常不布置加熱器，溫度偏低。因此，隔熱屏每端應(yīng)大于有效加熱區(qū)約150300mm，或更長一些。則：L16002(150300) 19002200mmD17002(50150)2(50100)9001200mmD2D125010001300mm選定：L=2200mm D1=1200mm D2=1300mm 由于沒有待處理的鋼件，沒有規(guī)定的溫度，但通過電功率P和爐子的體積V可以估算出爐子的加熱溫度（經(jīng)驗(yàn)公式）：P總=k3V*V其中體積V=(1.2/2)22.2=2.49m3由于額定功率為300kW，代入上述公式既得k=163，通過查表，可得爐子的加熱溫度大約有1200。據(jù)此來確定爐墻

7、材料和電熱元件，電熱元件的溫度應(yīng)該按照高于爐子工作溫度100-160左右計(jì)算，取1360。因此該真空爐的工作條件為：室溫20，工作加熱溫度為1200，工作真空度0.133Pa,極限真空度為1.3310-3Pa,壓升率0.67Pa/h。主要用途為處理不銹鋼。綜上所述，取L=2200mm；D1=1200mm；D2=1300mm。3.2 爐襯隔熱材料的選擇真空熱處理爐襯材料包括有金屬輻射屏、石墨氈、耐火纖維制品及耐火磚等。由于耐火磚爐襯的保溫隔熱性能差，蓄熱量大，易污染爐膛和泵，因此盡量避免采用。由于爐子四周具有相似的工作 ，一般選用相同的材料。為簡單起見，爐門及出爐口也采用相同的結(jié)構(gòu)和材料。這里我

8、們選用金屬隔熱屏，依據(jù)爐膽的型式和形狀，作成圓筒形包圍電熱元件，以便把熱量反射回加熱區(qū)，從而起到隔熱效果，高溫時(shí)用鉑、鎢、鉭片。溫度低于900時(shí)可選用不銹鋼薄板，由于加熱爐的工作溫度為1200，電熱元件的溫度為1300。隔熱屏的層數(shù)一般根據(jù)爐溫確定，最高溫度為1300的熱處理爐以6層屏為宜。這里我們采用六層全金屬隔熱屏，其中內(nèi)三層為鉬層，外三層為不銹鋼層,以降低成本。按設(shè)計(jì)計(jì)算，第一層鉬輻射屏與爐溫相等，以后各輻射屏逐層降低，鉬層每層降低250左右，不銹鋼層每層降低150左右。則按上述設(shè)計(jì)，各層的設(shè)計(jì)溫度為：第一層：1200；第二層：1200-250=950；第三層：950-250=700；第

9、四層：700-150=550；第五層：550-150=400；第六層：400-150=250水冷夾層內(nèi)壁：100最后水冷加層內(nèi)壁的溫度為100150，符合要求。3.3各隔熱層、爐殼內(nèi)壁的面積及厚度3.3.1 隔熱屏由于隔熱層屏與屏之間的間距約815mm，取10mm。鉬層厚度為0.2mm0.5mm，取0.4mm，不銹鋼層厚度0.5mm1.0mm，取0.6mm。屏的各層間通過螺釘和隔套隔開。第一層面積：D1L1+2(D1/2)3=12002200+2(1200/2)2=10.55m2第二層面積：F2D2L2+2(D2/2)3=12202220+2(1220/2)2=10.841m2第三層面積：F3

10、D3L3+2(D3/2)3=12402240+2(1240/2)2=11.136m2第四層面積：F4D4L4+2(D4/2)3=12602260+2(1260/2)2=11.434m2第五層面積：F5D5L5+2(D5/2)3=12802280+2(1280/2)2=11.736m2第六層面積：F6D6L6+2(D6/2)3=13002300+2(1300/2)2=12.042m2=D7L7+2(D7/2)3=13202320+2(1320/2)2=12.351m23.3.2 爐殼內(nèi)壁A.爐殼材料的選擇爐殼采用雙層冷冷卻水結(jié)構(gòu)，真空淬火爐對(duì)真空度的要求比較高，應(yīng)該選用良好的焊接性能的軋制鋼材，

11、而且PFTH700/1600屬于大型真空淬火爐，由于不銹鋼板材料較貴，特別對(duì)大型爐殼，耗材多、造價(jià)高，最終，在性能和成本之間均衡后選擇45#鋼板作為爐體材料。B.爐殼尺寸的確定爐殼鋼板的厚度通過計(jì)算獲得，并參考現(xiàn)有真空爐殼進(jìn)行校驗(yàn)。在設(shè)計(jì)時(shí)不僅僅考慮一個(gè)大氣壓力的作用，也要考慮到冷卻水套內(nèi)水壓的影響。一般的安全水壓為200-300kPa。圓筒狀完體只承受外壓時(shí)，可按穩(wěn)定條件計(jì)算。有受外壓110 Pa，水壓實(shí)驗(yàn)按P 210 Pa計(jì)。由于設(shè)計(jì)爐殼為圓筒型，其殼體厚度的計(jì)算公式為：So=1.25D(PEtLD)0.4 (mm)式中S0-圓筒殼體的計(jì)算壁厚 D-圓筒內(nèi)徑 P-圓筒所受外圧力 Et-溫度

12、為t時(shí)的彈性模量 L-圓筒的計(jì)算長度由前面的計(jì)算數(shù)據(jù)可得：So=1.251320(0.11.9610523201320)0.4 =6.2885(mm)圓筒壁厚還要考慮一個(gè)附加量C:它包括板材厚度公差、介質(zhì)腐蝕和加工減薄量等，即C=C1+C2+C3：C壁厚的附加量（mm）。C1鋼板的最大負(fù)公差附加量（mm），一般取0.5-1mm，這里取0.8mm;C2腐蝕裕度（mm）,這里取1.2mm;C3風(fēng)頭沖壓的拉伸減薄量（mm）,取計(jì)算值的10%，但不大于4mm。表： 碳鋼及低合金鋼板得知得知得知最大負(fù)公差附加量鋼板最大厚度/mm2.5344.5568-2526-3032-3436-40最大負(fù)公差/mm0

13、.20.220.40.50.50.60.80.90.91.1由C可得C3=10%S0=0.16.2885=0.62885mm，我們?nèi)?.63mm。因此C=C1+C2+C3=1.2+0.8+0.63=2.63mm。所以圓筒的實(shí)際壁厚為：S=S0+C=6.2885+2.63=8.9185 (mm)C.設(shè)計(jì)驗(yàn)證： 上述公式適用于筒體壁厚與爐徑之比小于獲等于4% ，代入數(shù)據(jù)： S/D=8.9185/1320=0.0067，滿足條件 L/D須要在1-8之間，代入數(shù)據(jù)： L/D=2320/1320=1.758，滿足條件 (PEtLD)0.40.523，代入數(shù)據(jù): (0.11.9610523201320)

14、0.4=3.811210-3，滿足條件。D圓筒爐殼的水壓試驗(yàn) 圓筒爐殼的水壓試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)校核壁上應(yīng)力。進(jìn)行水套水壓試驗(yàn)。一般水套內(nèi)通入2105的壓力。此外還要加上1105Pa抽空壓力。 =P水2（S-C）D+(S-C)0.9S代入數(shù)據(jù)： =0.326.28850.61320+6.2885=52.7MPa0.9S綜上所述：本次試驗(yàn)滿足以上全部條件，則所需壁厚符合要求，即S=8.9185mm 第四章 爐子熱平衡計(jì)算第四章 爐子熱平衡計(jì)算根據(jù)熱平衡方程式 Q總 Q有效+Q損失+ Q蓄式中： Q總加熱器發(fā)出的總熱量(kJ/h)； Q有效有效熱消耗，即加熱工件及工夾具所消耗的熱量 Q損失無功熱損失(kJ/

15、h)Q蓄加熱過程中爐子結(jié)構(gòu)蓄熱消耗的熱量。4.1 有效熱消耗的計(jì)算Q有效Q工Q夾Q工 GC(t1-t0), Q夾等同；式中：Q有效熱消耗(kJ/h)；Q 工件加熱消耗熱量(kJ/h)；Q 夾具加熱消耗熱量(kJ/h)；G爐子生產(chǎn)率(kg/h)，在本次設(shè)計(jì)中取爐子的最大裝爐量為900kg/h；t1工件的最終溫度()，般取爐溫，本次設(shè)計(jì)中我們?nèi)?200；t0工件的起始溫度，()，一股取室溫，本次設(shè)計(jì)中我們?nèi)?0；C工件在溫度t1和t0時(shí)的平均比熱容kJ(kgK)查表可以得到工件的C1=0.5041 KJ/(kg),夾具的C2=0.5852 KJ/(kg)代入數(shù)據(jù)：Q工 GC1(t1-t0)=9

16、000.5041（1200-20）=535354.2 KJ/hQ夾 GC2(t1-t0)=800.5852（1200-20）=55242.9 KJ/hQ有效Q工Q夾=535354.255242.9=590597 KJ/h4.2 無功熱熱消耗的計(jì)算Q損失= Q1+Q2+Q3+Q4式中： Q1-通過隔熱層輻射給水冷壁的熱損失KJ/hQ2-水冷電極傳導(dǎo)的熱損失KJ/hQ3-熱短路造成的熱損失KJ/hQ4-其它熱損失KJ/h通過隔熱屏熱損失Q的計(jì)算：電熱元件、隔熱屏的黑度為：0.95；0.133；0.096；0.096；0.5；0.56。則導(dǎo)熱輻射系數(shù)：C=2.478KJ/(hK)其中F由前面算得，F(xiàn)

17、為加熱元件的表面積。同樣計(jì)算得：C0.297KJ/(hK)C0.2532KJ/(hK)C0.4355KJ/(hK)C1.6678KJ/(hK)C1.6678KJ/(hK)C1.7932KJ/(hK)則Q46873.6KJ/h式中：T電熱元件得絕對(duì)溫度，按高于爐子工作溫度按100計(jì)算，即T1573K;T爐內(nèi)壁的絕對(duì)溫度，即按設(shè)計(jì)計(jì)算得T373K。各輻射屏的溫度的驗(yàn)算：第一層：Q把各項(xiàng)數(shù)據(jù)代入上述公式，計(jì)算得T=1487K ，即t=1214第二層：Q把各項(xiàng)數(shù)據(jù)代入上述公式，計(jì)算得T=1221K，即t=948 第三層：把各項(xiàng)數(shù)據(jù)代入上述公式，計(jì)算得T3=974K，即t3=701類似計(jì)算，得： t=5

18、56；t=401；t=253;t=101 驗(yàn)算結(jié)果與前面設(shè)計(jì)的各隔熱層溫度基本相近，符合要求。 水冷電極傳導(dǎo)的熱損失Q計(jì)算根據(jù)公式： 式中：Q2水冷電極傳導(dǎo)熱損失，(kJh)；n水冷電極數(shù)，n=12；水的密度(kg/m3) ,1.010KJ/m;C水的比熱容kJ(kg)d水管直徑(m)，一般取d00060.010m/s,這里d0.008mv水的流速(mh)，對(duì)軟水一般取O8m/s一12m/s，對(duì)中等硬度水一般取1.2m/s一3m/s，這里對(duì)于中等硬度水取2m/st1冷卻水出口溫度()一般取30-35；這里t30t2冷卻水出口溫度()，一般取20-25 ，這里t20；一個(gè)水冷電極消耗的功率約05

19、1kw。將數(shù)據(jù)帶入公式得：121.010236004.2（3020）182311KJ/h熱短路損失Q計(jì)算該項(xiàng)熱損失,包括隔熱層支撐件與爐壁聯(lián)接熱傳導(dǎo)損失，爐床或工件支承架短路傳導(dǎo)損失，以及其它熱短路損失等。這部分熱損失很難精確計(jì)算，權(quán)據(jù)經(jīng)驗(yàn)，這部分熱損失大約為Q1的5一10左右，這里我們?nèi)。篞7*Q746873.63281.152 KJ/h 其他熱損失Q計(jì)算其它熱損失，加熱電偶導(dǎo)出裝置，真空管道、觀察孔、風(fēng)扇裝置等的熱損失。這部分的熱損失也很難精確計(jì)算，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，這部分熱損失大約為Q1的3一5左右,取Q4(3一5)這里我們?nèi)。篞5*Q546873.62343.7KJ/h 則： QQQQQ=46

20、873.61823113281.12343.7234809KJ/h 4.3 結(jié)構(gòu)的蓄熱量 爐子結(jié)構(gòu)蓄熱消耗是指爐子從室溫加熱至工作溫度，并達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)即熱平衡時(shí)爐子結(jié)構(gòu)件所吸收的熱量，對(duì)于連續(xù)式爐，這部分銷耗可不計(jì)算。對(duì)于周期式爐，此項(xiàng)消耗是相當(dāng)大的，它直接影響爐子的升溫時(shí)間，對(duì)確定爐子功率有很重要的意義。爐子結(jié)薔熱量是隔熱層、爐床、爐殼內(nèi)壁等熱消耗之總和。計(jì)算公式如下：式中：Q蓄結(jié)構(gòu)蓄熱量(kJ/h)；G結(jié)構(gòu)件重量(kg)；Cm結(jié)構(gòu)件材料的平均比熱容kJ(kg)結(jié)構(gòu)件增加的溫度()；爐子的升溫時(shí)間(h)。隔熱層的蓄熱量第一層：G10.21010.550.31032.283q32.2830.2

21、59（121420）9983KJ第二層：G10.21010.8410.310=33.173q33.1730.259（94820）=7973KJ 第三層：G10.21011.1360.310=34.076 q34.0760.259（70120）=6010KJ 第四層：G7.91011.4340.610=54.197 q54.1970.5041（55620）=14643KJ 第五層：G7.91011.7360.610=55.628q55.6280.5041（40120）10684KJ第六層：G7.91012.0420.61057 q570.5041（25320）6695KJ爐殼內(nèi)壁的蓄熱量G冷7.

22、91012.3518.918510870.2 由于內(nèi)壁溫度由內(nèi)到外以此降低，內(nèi)部溫度為100，外部溫度為20。則：q1/21/2870.20.4682（10020）16297KJ 于是：Q=72285 KJ/h 4.4 爐子功率的確定 爐子應(yīng)供給的總熱量：QQQQ590597234809+72285=897691KJ/h 則爐子總負(fù)載功率N： NK1.2299kw與爐子所要求的設(shè)計(jì)功率300kw相近，則取N300kw?？蛰d升溫功率： N85.66kw 空載升溫時(shí)間：0.107h第七章 其他部件的設(shè)計(jì)計(jì)算第五章 電熱元件的選擇及計(jì)算電加熱器是真空熱處理爐的重要部件，其作用是將電能轉(zhuǎn)化為爐內(nèi)的熱能

23、，使?fàn)t子達(dá)到工作溫度。電加熱器是由電熱元件組成的。爐子的最高溫度，爐溫均勻性。升溫速度，都與電熱元件的材料選擇，幾何尺寸計(jì)算，和結(jié)構(gòu)等有關(guān)。5.1 電熱元件的選擇 在本熱處理爐的設(shè)計(jì)中，我們?cè)O(shè)計(jì)的爐子的最高溫度為1360，大于1200，而且由于有些被處理的工件在高溫下不允許有碳存在，此時(shí)電熱元件和隔熱屏的材料就不能選用石墨和碳質(zhì)氈。因此我們選用鉬作為電熱元件。5.2 電熱元件的計(jì)算5.2.1電熱元件在長期工作溫度下的電阻當(dāng)爐溫為1000時(shí)，此時(shí)電熱元件的溫度我們?nèi)?200，選用鉬作為電熱元件，保護(hù)氣體選用氮?dú)?。查表可得，所用電壓?00V。采用Y-Y型接法，即三相雙星形接法，查表可知，相應(yīng)的

24、電熱元件的數(shù)目n=6；已知爐子的額定功率為300kW，所以每一個(gè)加熱元件的功率為N=300/6=50kW,由總電阻公式：Rt=U2/(N1000)代入數(shù)據(jù)得：Rt=U2/(N/1000)=2002/(3001000)=0.1335.2.2電熱元件在長期使用工作溫度下的電阻率 在本爐子的設(shè)計(jì)當(dāng)中，我們選擇爐子的長期使用溫度為1000。由公式：t=20（1+t） 查表可得鉬在20的電阻率為0.054mm2m，電阻溫度系數(shù)為4.7110-3，加熱爐的工作溫度為1000時(shí)，代入數(shù)據(jù)得t=0.054（1+4.7110-31000）=0.30834mm2m5.2.3電熱元件尺寸的計(jì)算A.電熱元件直徑的確定

25、 由于采用的是電阻絲加熱體，直接代入公式即可：d=34.4(tU2N2W許)13=11.3mmB.電熱元件長度的確定由于采用的是電阻絲加熱體，直接代入公式即可： 電阻絲的長度 l=0.78510-3d2NU2t=43.3mC.校核電熱元件的表面負(fù)荷 查表可得該電熱元件的表面允許功率W許=20W/cm2。 因此W實(shí)=P組dL=(1000300)/(3.141.134330)=19.53W/cm2小于允許的表面功率，所以滿足設(shè)計(jì)要求。4.2.4電熱元件尺寸的表面積 F熱=dl=3.1411.310-343.3=1.536m24.2.5電熱元件根數(shù)的確定 由于純金屬電熱絲加工性能不好，經(jīng)常使用數(shù)根直

26、徑為1-3mm的絲并聯(lián)扎起以代替單根較粗的電熱絲。同時(shí)也要保證電阻不變。因此D24=nd24所以n=D2d2=11.3222=32根4.2.6電熱元件壽命的計(jì)算 電熱元件的壽命，在理想情況下取決于電熱元件的蒸發(fā)速度。由于電熱元件的蒸發(fā)，造成了它的質(zhì)量減少，當(dāng)質(zhì)量減少導(dǎo)致電熱元件的電阻增長15%-20%的時(shí)間，稱為電熱元件的壽命。電熱元件在一定溫度下，元素的蒸發(fā)速度v按下式計(jì)算： v=775.4PsM/T由于鉬的相對(duì)分子質(zhì)量為95.94g，查表可得它的飽和蒸汽壓為110-6Pa，工作溫度1000，代入數(shù)據(jù)： v=775.4110-695.941000+273=2.12910-4g/(cm2*s)

27、 對(duì)于圓形截面的電熱元件，使用壽命t可以用下面的公式計(jì)算：t=1.4810-5dvt=1.4810-5dv=1.4810-51.1310.222.12910-46060=2890h 第六章 工件進(jìn)出料傳送裝置設(shè)計(jì)立式油(氣)淬火真空爐的工件傳輸機(jī)構(gòu)一般僅有垂直升降機(jī)構(gòu)。工件傳送機(jī)構(gòu)其淬火轉(zhuǎn)移時(shí)間，即工件從加熱室取出至降落到油槽中的時(shí)間，約在15s，立式油(氣)淬火真空爐最快可在5-7秒鐘。工件的傳送機(jī)構(gòu)具有動(dòng)作迅速，并且全部動(dòng)作均在密閉的真空室中進(jìn)行，所以設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)做到：（1） 動(dòng)作協(xié)調(diào)、安全可靠、便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作（2） 裝出料時(shí)應(yīng)保證傳送平穩(wěn)、對(duì)工件、爐床等不產(chǎn)生沖擊、震動(dòng)、等不良現(xiàn)象、防止

28、工件損傷變形。（3） 結(jié)構(gòu)簡單、操作維修調(diào)整方便、并保證工件淬火移動(dòng)時(shí)間最短。工件傳送機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)方式有機(jī)械傳動(dòng)、液壓傳動(dòng)、氣壓傳動(dòng)、混合傳動(dòng)。其中液壓傳動(dòng)得到了越來越廣泛的應(yīng)用。第七章 其他部件的設(shè)計(jì)計(jì)算7.1 淬火油槽的設(shè)計(jì)7.1.1 淬火油質(zhì)量的計(jì)算一般我們選擇經(jīng)驗(yàn)估算的方法來確定淬火油的需求量。通常，置換冷卻的淬火槽，淬火介質(zhì)的重量等于同時(shí)淬火工作重量的3-7倍。本次設(shè)計(jì)的淬火槽屬于置換冷卻的淬火槽。取同時(shí)淬火的工件重量為900kg,則所需要的淬火油的質(zhì)量： ，取為4500kg，應(yīng)該指出，這樣確定的淬火介質(zhì)為有效需要量，對(duì)于油類，由于流動(dòng)性較差，有效質(zhì)量通常取為80%-90%，所以實(shí)際需

29、求量為： 7.1.2 淬火油槽尺寸的計(jì)算淬火槽的深度h的確定關(guān)于淬火槽的深度，有： h-淬火槽的深度，mH-工件的高度，m-淬火時(shí)，工件的上端距離液面的距離。一般取0.1-0.5，本次設(shè)計(jì)取0.4m；-淬火時(shí)，工件的下端距離液面的距離。一般取0.1-0.4，本次設(shè)計(jì)取0.3m；-淬火時(shí)，工件上下移動(dòng)的距離，短件取為0.2-0.5，廠件取為0.5-1m，本次設(shè)計(jì)取1.5m，屬于長件，我們這里取為0.6m；代入以上數(shù)據(jù)： 淬火槽的橫截面形狀與尺寸的確定 本次設(shè)計(jì)當(dāng)中淬火油槽采用圓形截面。淬火油的密度=900kg/m3，則可以得到淬火油的體積為： 淬火油槽橫截面面積：淬火油槽橫截面直徑： m綜上，淬

30、火油槽的橫截面為圓形，直徑D為1.59m。 7.2 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)7.2.1 冷卻水消耗計(jì)算真空爐冷卻水的總消耗量等于爐殼，爐蓋，水冷電極，熱交換器，及真空系統(tǒng)等冷卻水消耗量之和：式中：爐殼冷卻水消耗量(kg/h)；通過爐殼總的熱損失(kJ/h);通過滬殼散人周圍空氣的熱損失(kJ/h)，這里取為770 KJ/（m2h） C水的比熱 t1出水口水的溫度()； t2進(jìn)水口水的溫度()。468731823112343231527KJ/h外壁的參數(shù)由內(nèi)壁參數(shù)加上壁厚S與水冷區(qū)厚度而得，由于前面的F冷=12.351m2,77012.3519510.2KJ/h2.64/h7.2.2 確定水在水殼內(nèi)的經(jīng)濟(jì)流

31、速和當(dāng)量直徑器管內(nèi)為軟水，水的容積流量為則水流管得當(dāng)量直徑為：d取d=25mm； 式中：d當(dāng)量直徑(m)；水的經(jīng)濟(jì)流速(ms)；V水的容積流量(m3s)7.2.3 求對(duì)流換熱系數(shù)0.1130.11332.17KJ/(h)7.2.4 驗(yàn)算水冷爐壁的溫度() 2051.96100 符合要求 N冷卻水帶走的熱量， N61.75kw7.2.5 冷卻水的管道設(shè)計(jì)進(jìn)水管徑的確定：進(jìn)水管直徑d25，出水管徑稍大些為D128。回水管直徑的確定：下水管道的流速2.0m/s 0.0216m因此取為22mm。經(jīng)軟化后循環(huán)水可提高其出水溫度，一般出水溫度為5060T7.2.6 水冷系統(tǒng)的安全保護(hù)（1）水壓保護(hù)和監(jiān)測(cè)，

32、安裝水壓繼電器及水壓表（2）儲(chǔ)水箱7.3 水冷電極水冷電極是將電能引入到爐內(nèi)電熱元件上的導(dǎo)電裝置，在設(shè)計(jì)上主要注意以下幾點(diǎn)：（1）水冷電極與爐室內(nèi)電熱元件相連，通過爐殼時(shí)要保證良好的密封。通常用真空橡膠圈或聚四氟乙烯圈密封。通水的目的是防止溫度過高，燒壞密封圈。（2）電極與爐殼應(yīng)有良好的絕緣性能，往往兩者間用玻璃纖維板、云母、夾布膠木或聚四氟乙烯等材料制的套圈隔開。（3）電極要有足夠大的斷面積，通常用紫銅制造，在有水冷的情況下，電流密度允許值為10一18A/mm2。（4）電極與電熱元件以及電極與電源連線間應(yīng)接觸良好，并有足夠大的接觸面積，拆裝方便。 （5）電極的熱損失要盡量小。7.4 觀察窗觀

33、察窗是真空電爐的常用裝置，用來觀察工件受熱情況，要求結(jié)構(gòu)簡單，觀察高度適宜，其尺寸的大小在滿足觀察視野的前提下，應(yīng)盡量小些，以減少通過它造成的熱量損失。觀察窗上的玻璃要求耐溫并有一定的強(qiáng)度。6001100時(shí)可選用鋁硅、高硅氧、石英玻璃。這里觀察孔的直徑為50mm，玻璃片直徑66mm，玻璃片厚度為8mm7.5 熱電偶測(cè)溫裝置熱電偶作為測(cè)溫和控溫裝置的感溫元件，是真空熱處理爐加熱室要的測(cè)試裝置，真空爐上安裝熱電偶便與一般爐子不同，要保證熱電偶絲的引出必須符合真空密封的要求。目前，鎧裝熱電偶保護(hù)管為不銹鋼材料，因此一般使用溫度限制為1000左右。當(dāng)爐子使用溫度為1000攝氏度以上時(shí)，可采用高純氧化鋁

34、或氧化鎂做熱電偶的保護(hù)材料。本設(shè)計(jì)中一般用鎢錸熱電偶作為熱電偶絲。根據(jù)爐子使用溫度，使用耐溫16001700的高純氧化鋁作為保護(hù)管材料。7.6 風(fēng)扇風(fēng)扇結(jié)構(gòu)采用液壓馬達(dá)作驅(qū)動(dòng)力的風(fēng)扇裝置，主要特點(diǎn)是直接利用液壓馬達(dá)的法蘭安裝面作為靜密封面，省得一個(gè)水冷卻罩，結(jié)構(gòu)簡單密封可靠。風(fēng)扇葉輪多采用離心式葉輪，材料為45號(hào)鋼。風(fēng)機(jī)的風(fēng)速選為10m/s。7.7 真空放氣閥、真空安全閥真空爐安全閥型式也有幾種，主要為防止真空爐亢氣壓力過高保護(hù)真空爐構(gòu)件及測(cè)試元件。這里采用彈簧膜片結(jié)構(gòu)。7.8 法蘭設(shè)計(jì) 遵照國標(biāo)選取真空法蘭。第八章 真空熱處理爐真空系統(tǒng)的設(shè)計(jì)第八章 真空熱處理爐真空系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 真空熱處理設(shè)備

35、的真空系統(tǒng)通常由獲得真空的容器(真空爐)和真空獲得設(shè)備(真空泵機(jī)組)、控制真空和測(cè)量真空的組件設(shè)備組成。分述如下：(1)真空泵機(jī)組，根據(jù)爐子工作壓力和抽氣量的大小，分別選配有不同抽速的超高真空泵，高真空泵，中真空泵和低真空泵。 (2)在真空爐室和真空泵機(jī)組間配備的各種真空組件或真空元件，如閥門、過濾器、冷阱、波紋管、管路、密封團(tuán)和法蘭等。(3)為了測(cè)量真空系統(tǒng)的真空度，在系統(tǒng)的不同位置上設(shè)置測(cè)量不同壓力的真空規(guī)管或其它真空儀表，如電離規(guī)管、熱電偶規(guī)管。通常還設(shè)有真空壓力表和其它真空測(cè)量儀。 (4)真空檢漏儀器、真空控制儀器、充氣裝置等。8.1 根據(jù)設(shè)計(jì)技術(shù)條件,確定真空系統(tǒng)方案根據(jù)所選的真空泵

36、的極限真空度應(yīng)比爐子工作真空度高1個(gè)數(shù)量級(jí)的原則,同時(shí)考慮到真空泵應(yīng)在1-Pa真空度范圍內(nèi)有較大的抽氣速率。所以,選取機(jī)械增壓泵和機(jī)械真空泵組成的真空系統(tǒng)即:羅茨泵機(jī)械真空泵機(jī)組。8.2 真空爐必要抽速計(jì)算 5.7100.1610 55.426L/s式中S爐子的必要抽速，即為了達(dá)到所要求的真空度，從爐中抽出氣體的速度(Ls)；G爐料重量(kg)，為900kg；q被處理材料所放出的氣體量，換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的氣體體積(/100g)，通過查表可知鋼在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的放氣量在1060-1200之間為0.070.52L/kg，取1060下的為52/100g；q爐襯材料單位體積中放出的氣體量，換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下

37、的氣體體積(/)，取40/L；V爐襯材料的體積() q金屬結(jié)構(gòu)材料單位表面積上單位時(shí)間內(nèi)放出的氣體量，換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積/（s)），因?yàn)橐话銧t內(nèi)壁均為碳鋼件，查表可得q=9.3110-6L/s33.516 ；F爐子金屬構(gòu)件和爐壁的表面積（），F(xiàn)12.351P真空度，即工作壓強(qiáng)(Pa)，為0.133Pa；處理時(shí)間(s)，1h3600s；n熱處理過程中的不均勻放氣系數(shù)，一般取為1.2，真空燒結(jié)時(shí)取為2q系統(tǒng)的漏氣率，根據(jù)設(shè)計(jì)要求為0.67Pa/h1.86110Pas。8.3 根據(jù)爐子必要抽氣速率選擇主泵一般主泵的抽氣速率約等于爐子必要抽氣速率的24倍,考慮到本計(jì)算真空系統(tǒng)沒有采用障板,過濾器等

38、。阻力損失僅考慮管道和閥門,所以采取2倍爐子必要抽氣速率即S=3S =166.278L/s 按S選取ZJ300機(jī)械增壓泵為主泵,選取ZJ300機(jī)械增壓泵為主泵其主要技術(shù)指標(biāo)為: 抽氣速率300L/s ，極限真空度6.7Pa；8.4 選配前級(jí)真空泵機(jī)械增壓泵(羅茨泵)的前級(jí)真空泵的抽氣速率按下式算: L/s為了縮短抽氣時(shí)間，前級(jí)泵的抽氣速度可根據(jù)上式所技算出的范圍選擇盡量大一些的速度。按S選取ZH30旋片式真空泵為前級(jí)泵,ZH30旋片式真技術(shù)指標(biāo)為: 抽氣速率30L/s，極限真空度Pa 8.5 確定真空系統(tǒng)管及配件尺寸 按所選擇的機(jī)械增壓泵和前級(jí)真空泵的性能規(guī)格,選取管道及配件如閥門等尺寸規(guī)格。

39、(1)真空閩門真空閥門的作用是用來調(diào)節(jié)氣流或隔斷氣流，種類繁多，根據(jù)閥門的工作特性、傳動(dòng)原理、結(jié)構(gòu)和用途。對(duì)真空閥的基本要求：盡可能大的流導(dǎo)，密封可靠，操作簡便，密封部件磨損性好長，容易安裝和維護(hù)，有的還要求動(dòng)作平穩(wěn)快速，或者同時(shí)要求占據(jù)空間小等。(2)全屬波紋管金屬波紋管又稱彈性管，它可產(chǎn)生袖向變形，在真空爐上廣泛應(yīng)用于機(jī)械真空泵進(jìn)口側(cè)管道上，其作用是減少機(jī)械泵對(duì)爐體的震動(dòng)；另外可用于補(bǔ)償安裝位置誤差和熱脹冷縮的密封連接件等。真空系統(tǒng)中，對(duì)于小型管路，也可用真空橡膠管或尼龍管內(nèi)襯彈簧結(jié)構(gòu)(金屬絲網(wǎng)尼龍管)代替金屬波紋管。(3)密封圈結(jié)構(gòu)密封圖形式有幾種,O型主要用于靜密封,J型和O型主要用于動(dòng)密封,此外還有金屬圈和金屬絲的密封結(jié)構(gòu)。密封形式有靜密封和動(dòng)密封,其選用依工作要求而定。(4)冷階和過濾器根據(jù)真空熱處理爐的技術(shù)要求，提高真空系統(tǒng)的真空度和保護(hù)真空系統(tǒng)