立式真空淬火爐(不是胡寫(xiě))

1、課程設(shè)計(jì)立式真空淬火爐設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（PFTH700/1600型） 第一章 前言目 錄第一章 前言··········································&

2、#183;·3第二章 設(shè)計(jì)任務(wù)說(shuō)明···································4第三章 確定爐體結(jié)構(gòu)和尺寸·········

3、······················53.1 爐膛尺寸的確定··························

4、············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

5、83;···················63.3.1 隔熱屏·····························

6、;···············63.3.2 爐殼內(nèi)壁·································

7、········7第四章 爐子熱平衡計(jì)算································94.1 有效熱的計(jì)算······&

8、#183;·······························94.2 無(wú)熱功的計(jì)算················&#

9、183;·····················94.3 結(jié)構(gòu)的蓄熱量··························

10、83;···········124.4 爐子功率的驗(yàn)證····································&#

11、183;·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)··············

12、;············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)····&

13、#183;··································197.2 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)·············&

14、#183;·························207.2.1 冷卻水消耗計(jì)算·····················

15、3;··············207.2.2 確定水在水殼內(nèi)的經(jīng)濟(jì)流速和當(dāng)量直徑···············217.2.3 球?qū)α鳠釗Q系數(shù)··············

16、····················217.2.4 驗(yàn)算水冷爐壁得溫度 ()·························217.2.5 冷卻

17、水的管道設(shè)計(jì)·······························217.2.6 水冷系統(tǒng)的安全保護(hù)···············&

18、#183;···············227.3 水冷電極································

19、83;··········227.4 觀察窗······································

20、·····227.5 熱電偶測(cè)溫裝置·····································227.6 風(fēng)扇····

21、83;·········································237.7 真空放氣閥、真空安全閥·····

22、3;······················237.8 法蘭設(shè)計(jì)··························

23、·················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·······

24、·········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····&

25、#183;·················258.4 選配前級(jí)真空泵······························

26、·······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、3;··················27第十章 真空熱處理爐特點(diǎn)·····························&#

28、183;·28第十一章 參考文獻(xiàn)·····································29第一章 前言真空熱處理技術(shù)是隨著國(guó)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(lái)的新型熱處理技術(shù)。尤其是近年來(lái)，

29、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(wú)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(wú)污染、無(wú)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(guó)在真空熱處理設(shè)備的開(kāi)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

30、、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(guó)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(guò)一次標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)過(guò)程，熟悉和掌握真空淬火爐的設(shè)計(jì)過(guò)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(shuō)明第二章 設(shè)計(jì)任務(wù)說(shuō)明完成PFT700/1600型真空淬火爐技術(shù)設(shè)計(jì)，要求設(shè)計(jì)書(shū)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)

31、目單位指標(biāo)爐子有效尺寸mm700×1600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700mm×1600mm。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50一150mm。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

32、熱區(qū)約150300mm，或更長(zhǎng)一些。則：L16002×(150300) 19002200mmD17002×(50150)2×(50100)9001200mmD2D12×5010001300mm選定：L=2200mm D1=1200mm D2=1300mm 由于沒(méi)有待處理的鋼件，沒(méi)有規(guī)定的溫度，但通過(guò)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)2×2.2=2.49m3由于額定功率為300kW，代入上述公式既得k=163，通過(guò)查表，可得爐子的加熱溫度大約有1200。據(jù)此來(lái)確定爐墻

33、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1.33×10-3Pa,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(jiǎn)單起見(jiàn)，爐門(mén)及出爐口也采用

34、相同的結(jié)構(gòu)和材料。這里我們選用金屬隔熱屏，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：9

35、50-250=700；第四層：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100<150，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(guò)螺釘和隔套隔開(kāi)。第一層面積：D1×L1+2(D1/2)3=×1200×2200+2(1200/2)2=10.55m2第二層面積：F2D2×L2+2(D2/

36、2)3=×1220×2220+2(1220/2)2=10.841m2第三層面積：F3D3×L3+2(D3/2)3=×1240×2240+2(1240/2)2=11.136m2第四層面積：F4D4×L4+2(D4/2)3=×1260×2260+2(1260/2)2=11.434m2第五層面積：F5D5×L5+2(D5/2)3=×1280×2280+2(1280/2)2=11.736m2第六層面積：F6D6×L6+2(D6/2)3=×1300×2300+2(1

37、300/2)2=12.042m2=D7×L7+2(D7/2)3=×1320×2320+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，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(guò)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

38、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1×10 Pa，水壓實(shí)驗(yàn)按P 2×10 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(PEt×LD)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-溫度為t時(shí)的彈性模量 L-圓筒的計(jì)算長(zhǎng)度由前面的計(jì)算數(shù)據(jù)可得：So=1.25×1320×(0.11.96×105×23201320)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=C

39、1+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/mm0.20.220.40.50.50.60.80.90.91.1由C可得C3=10%S0=0.1×6.2885=0.62885mm，我們?nèi)?.63mm。因此C=C1+C2+C3=1.2+0.8+0.63=2.63mm。所以圓

40、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 (PEt×LD)0.40.523，代入數(shù)據(jù): (0.11.96×105×23201320)0.4=3.8112×10-3，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2×105的壓力。此外還要加上

41、1×105Pa抽空壓力。 =P水2×（S-C）×D+(S-C)0.9S代入數(shù)據(jù)： =0.32×6.2885×0.6×1320+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(wú)功熱損失(kJ/h)Q蓄加熱過(guò)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 G

42、C(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(kg·K)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)=900×0.5041×（1200-20）=535354.2

43、 KJ/hQ夾 GC2(t1-t0)=80×0.5852×（1200-20）=55242.9 KJ/hQ有效Q工Q夾=535354.255242.9=590597 KJ/h4.2 無(wú)功熱熱消耗的計(jì)算Q損失= Q1+Q2+Q3+Q4式中： Q1-通過(guò)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(guò)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/(·h·K)其中F由前面算得，F(xiàn)為加

44、熱元件的表面積。同樣計(jì)算得：C0.297KJ/(·h·K)C0.2532KJ/(·h·K)C0.4355KJ/(·h·K)C1.6678KJ/(·h·K)C1.6678KJ/(·h·K)C1.7932KJ/(·h·K)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)

45、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=556；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) ,1.0×10KJ/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

46、，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051kw。將數(shù)據(jù)帶入公式得：12×1.0×10××2×3600×4.2×（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*Q7×46873.63281.152 KJ/

47、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*Q5×46873.62343.7KJ/h 則： QQQQQ=46873.61823113281.12343.7234809KJ/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

48、、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：G10.2×10×10.55×0.3×1032.283q32.283×0.259×（121420）9983KJ第二層：G10.2×10×10.841×0.3×10=33.173q33.173×0.259×（94820）=7973KJ 第三層：G10.2×

49、;10×11.136×0.3×10=34.076 q34.076×0.259×（70120）=6010KJ 第四層：G7.9×10×11.434×0.6×10=54.197 q54.197×0.5041×（55620）=14643KJ 第五層：G7.9×10×11.736×0.6×10=55.628q55.628×0.5041×（40120）10684KJ第六層：G7.9×10×12.042×0.

50、6×1057 q57×0.5041×（25320）6695KJ爐殼內(nèi)壁的蓄熱量G冷7.9×10×12.351×8.9185×10870.2 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：q1/21/2×870.2×0.4682×（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： NK1.2×299kw與爐子所要求的設(shè)計(jì)功率

51、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，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.

52、2.1電熱元件在長(zhǎng)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)狻２楸砜傻?，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/(N×1000)代入數(shù)據(jù)得：Rt=U2/(N/1000)=2002/(300×1000)=0.1335.2.2電熱元件在長(zhǎng)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(zhǎng)期使用溫度為1000。由公式：t=20（1+t） 查

53、表可得鉬在20的電阻率為0.054·mm2m，電阻溫度系數(shù)為4.71×10-3，加熱爐的工作溫度為1000時(shí)，代入數(shù)據(jù)得t=0.054×（1+4.71×10-3×1000）=0.30834·mm2m5.2.3電熱元件尺寸的計(jì)算A.電熱元件直徑的確定 由于采用的是電阻絲加熱體，直接代入公式即可：d=34.4×(tU2×N2W許)13=11.3mmB.電熱元件長(zhǎng)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(zhǎng)度 l=0.785×10-3×d2N×U2t=43.3mC.校核電

54、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=(1000×300)/(3.14×1.13×4330)=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=×d×l=3.14×11.3×10-3×43.3=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D2÷4=nd2÷4所以n=D2d2=1

55、1.3222=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(zhǎng)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=775.4Ps×M/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1×10-6Pa，工作溫度1000，代入數(shù)據(jù)： v=775.4×1×10-6×95.941000+273=2.129×10-4g/(cm2*s) 對(duì)于圓形截面的電熱元件，使用壽命t可以

56、用下面的公式計(jì)算：t=1.48×10-5×dvt=1.48×10-5×dv=1.48×10-5×1.13×10.222.129×10-4÷60÷60=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

57、（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、防止工件損傷變形。（3） 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(lái)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(lái)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

58、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(zhǎng)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，

59、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(guò)爐殼總的熱損失(kJ/h);通過(guò)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=12.351m2,77

60、0×12.3519510.2KJ/h2.64/h7.2.2 確定水在水殼內(nèi)的經(jīng)濟(jì)流速和當(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)0.1130.113×32.17KJ/(·h·)7.2.4 驗(yàn)算水冷爐壁的溫度() 2051.96<100 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.

61、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)，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(guò)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(guò)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(kāi)。（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/m

62、m2。（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 觀察窗觀察窗是真空電爐的常用裝置，用來(lái)觀察工件受熱情況，要求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(guò)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

63、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(jiǎn)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(guò)高保護(hù)真空爐構(gòu)件及測(cè)試元件。這里采用彈

64、簧膜片結(jié)構(gòu)。7.8 法蘭設(shè)計(jì) 遵照國(guó)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(mén)、過(guò)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)

65、有真空壓力表和其它真空測(cè)量?jī)x。 (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 5.7×10×0.16×10× 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(guò)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=9.31×10-6L/s·33.516 ；F爐子金屬構(gòu)件和爐