211 可倾式夹层锅设计

211 可倾式夹层锅设计,可倾式,夹层,设计 可倾式夹层锅11.绪论1.1 引言 1.1.1 夹层锅简介夹层锅又称二重锅.双重釜等。它属于间歇式预煮设备。常用于物料的热烫,预煮,调味料的配制及熬煮一些浓缩产品。它结构简单使用方便,是定型的压力容器,属于食品预煮机械。1.1.2 夹层锅用途预煮的目的是破坏原料中的多酚氧化酶,保持原料在加工过程中不变颜色;排除原料部分水分,减少原料体积,使原料具有柔软性,方便装灌工序的操作;排除原料组织内的空气,提高成品的真空度;破坏原料的原生质 ,在榨汁时提高出汁率; 杀灭污染在原料上的部分微生物,提高原料在加工过程中的新鲜程度;通过预煮,可使表皮蛋白质凝固,使皮与肉脱离,方便除皮操作;对于脱水产品 ;经预煮后能加快干燥的速度.按其深度可分为线型.半深型.深型.按其操作方式可分为固定式和可倾式.最常用的为半球形(夹层) 壳体上加一段圆柱形壳体的可倾式夹层锅.1.2 可倾式夹层锅概述1.2.1 结构:可倾式夹层锅主要由锅体.填料盒.冷凝水排出管.压力表,倾覆装置及排出管口等组成.锅体内壁是由一个半球形与圆柱形壳体焊接而成的容器,锅体外壁是半球形壳体,用普通钢板制成.内外壁用焊接法焊成,以防漏气.1.2.1 工作原理全部锅体用轴颈直接在支架两边的轴承上,轴颈是空心的,蒸汽从一端的进气管通过轴颈进入夹层,通过另一端的出气管排出蒸汽.蒸汽的压力由蒸汽输入管上安装的安全阀和出气管上安装的阀门控制。通过蒸汽的热量传递,使食品达到预煮目的.倾覆装置是专门为出料用的,包括一对具有手轮的蜗轮蜗杆,蜗轮与轴颈固接,轴颈与锅体固接,当摇动手轮时可将锅体倾倒和复原.可倾式夹层锅两边的轴颈对称的.为使进气管不与外部的蒸汽输入管道一起随锅转动,一般用螺母通过螺纹连接进汽管,通过填入橡胶材料连接外部的蒸汽输入管道,停止进气后,可通过锅底下面的阀门将冷凝水出口打开,将锅底的积水排出,每班使用前在各转动部位加润滑油. 可倾式夹层锅2.蒸汽排出阀门蒸汽出口冷凝水排出口蒸汽入口倾覆装置支架锅体可倾式夹层锅32.可倾式夹层锅性能参数和设计要求2.1 性能参数产品型号 公称容量（直径 ） 最大可倾角 进出口管径 液料及最大加入量G100I 100 90 20mm Vm液料密度，取一般液料密度为 3/108.kgV半圆锅体的体积 kgmmdR206.18.0 26.05341)(3423 33额定工作压力：P=0.09MPa2.2 设计要求：1、确保各零件有足够强度承受载荷。2、确保各零件能够安装配合。3、确保各零件有足够寿命和抗腐蚀能力。4、减少加热物料的水蒸气热量散失。5、确保操作安全和省力。可倾式夹层锅43.锅体3.1 内层锅3.1.1 材料选择选择不锈钢 OCr18Ni9,固溶 10101150 C快冷处理，拉伸强度 MPab520，屈服强度 MPas205，弯曲疲劳极限 MPa185，扭剪疲劳极限 1。Co1时许用应力为 at137，额定工作压力为 0.09MPa.外层锅 内层锅壳体壳体可倾式夹层锅53.1.2 受力分析1、满载不倾斜时，内层锅受物料重力作用产生的拉力 cosGFt当 0时， tmax拉伸强度 SAFstbaA内层锅体的横截面积S安全系数，材质均匀，载荷和应力计算不够精确时取 3S2max2209.83.65110ts m.内层锅厚度，取2、 内层锅受高压蒸汽压力，属于外压容器假设内层锅厚度 mn121cne-外压锅的有效壁厚1c-钢板厚度负偏差， mc18.02腐蚀裕量， 5.2e318.05462/RR-外压锅体内径 54108.15.0. Ae0Cr18Ni9 钢的 B-A 曲线，查得 A 在曲线左侧外层钢的 593.E2)(08.RPeP-许可外压力 MPap103.4.61093.5pp=0.09MPa可倾式夹层锅6P-额定工作压力内层锅厚度 mn1符合要求，能够承受物料的重力和高压水蒸气的压力。内层锅内径为 d0，外径 md1023.2 外层锅3.2.1 材料选择选择不锈钢 OCr18Ni93.2.2 受力分析1、在轴与外层锅体焊接处的应力最大外层锅受挤压应力接触面积 D21A054.3外层锅厚度D-外层锅与轴颈焊接处的直径拉伸应力 SAGF2/max/ 234.1058.92mSA.14.3可倾式夹层锅72、 外层锅受内部水蒸气压力，属于内压容器、1、 计算厚度 pDtic2-筒体的理论计算壁厚，mmc-筒体的计算压力，MPa，P-筒体的设计压力，取 p= cp=0.09MPaiD-筒体内径， iD=1000mmt-钢板在设计温度下的许用应力， Co10时许用应力为MPat137-焊接接头系数， =0.8m43.098.137250（2）设计厚度 d2Cd2-腐蚀裕量 md157.043取外层锅厚度为 1mm，能够承受水蒸气压力和接触应力。内径 0，外径 0521dmm3.3 圆柱形壳体选择不锈钢 OCr18Ni9内径 md10，外径 md102，高 h1503.4排水管内径 5mm，外径 6mm，长 70mm.3.5技术要求可倾式夹层锅81、圆柱形壳体与内层锅用一块板料经冲压一起制成，外层锅经冲压制成。2、内层锅与外层锅通过焊接连接，保证气密性。3、壳体上端面圆角为 R54、排水管与外层锅焊接5、排水管通过阀门控制闭合可倾式夹层锅94. 蜗轮蜗杆4.1 要求蜗轮在 10s 内转动 90，使得锅体在 10s 内转动 90卸料。蜗轮蜗杆右旋，传动比 20i,每天工作 8 小时，每年工作 300 天，使用寿命5 年。4.2 蜗轮蜗杆类型，材料及精度选择选择普通圆柱蜗杆传动（阿基米德蜗杆 ZA 型）蜗杆材料为 45 号钢，表面高频淬火后发黑处理进行防锈，齿面硬度HRC4555,齿面粗糙度 mRa8.0。蜗轮材料为铸铝铁青铜 103ZCuAlFe，速度较低，金属模浇铸并进行发黑处理，许用接触应力 MPaHb245，精度 GB10089888 级。4.3 按接触强度确定主要参数及尺寸（1） 、因工作载荷较稳定，故取载荷分布不均匀系数 1K；载荷均匀，无冲击，使用系数 1AK；转速不高，冲击不大，可取动载系数 05.V；则载荷系数 .05.VAK。蜗杆传动效率：暂取传动比 4i，则 75.0%.31可倾式夹层锅10蜗轮角速度： sradt/2012蜗轮转速： min/362n使用寿命内蜗轮循环次数： 小 时62 10.2830560tN查表得寿命系数： 9.Z蜗轮接触应力： MPaNHbP4.9.45（2） 、蜗轮转矩，当锅体倾斜角度为 90时，蜗轮所受转矩mlGT86.53，取齿数 1Z， 502闭式传动接触强度计算： mKTZqmHP 16.08.530.14.2505033max22 初取 8,96.7, 31qqd502标准中心距 ma1502121查表取 3,4,5,6021Zdm查表取蜗杆蜗轮中心距 a60m5蜗杆分度圆 d5013,421z齿轮变位系数 .2x则 mZd6532查表得蜗杆直径系数 10dq，分度圆柱导程角 53107可倾式夹层锅11传动效率计算蜗杆角速度： sradi /5.2021滑动速度 smVs /20.317cocos1查表得蜗杆传动的当量摩擦角 4v取轴承效率与搅油效率乘积 97.032啮合效率 638.451tanta1 v蜗杆传动总效率 2.68.321热平衡计算由减速器装配图估算，散热的计算面积 80.159aA280.155429mA因通风良好，取传热系数 KW2/1热平衡时润滑油的温度为： CKAPta 87.25.054.0178320100低于润滑油允许的工作温度，不需要采取其他冷却措施。蜗杆蜗轮的其他主要尺寸齿顶高： mhmhaa 5.7.01,521 蜗杆蜗轮齿顶圆直径： da602a 8.22齿根高： mxhhFF 5.3.1,65.1. 21 齿根圆直径： mdF305.22蜗杆齿宽： Zb.91.31 ，取 b01蜗轮外径： ae 282 蜗轮咽喉母圆半径： drag 05.65.02蜗轮齿宽： 1(0.67):mb47.02可倾式夹层锅12蜗杆轴向齿距： mPx7.15蜗杆导程 mz812蜗轮所受最大切向力： NdTFat 1.3698025.12 蜗轮所受最大圆心力： tr 18.467507tan.n21 蜗杆所受最大转矩： miT8.1506.3 NdFat 9.4531214.4 蜗杆总体尺寸可倾式夹层锅13可倾式夹层锅14ml 75.18430tan16263ll 0.2.31257182/4 h只有 0l就能保证手轮与外外锅体不接触倾倒物料时能保证不与外锅体与圆柱壳体接触。 3871llm94.67.06.蜗杆尺寸示意图可倾式夹层锅15取 7580lml手轮不与支架接触。可倾式夹层锅165 轴5.1 材料选择所选材料为合金结构钢 2Cr13(用于腐蚀条件下工作的轴） ，空心轴内径要求为 md20，抗拉强度 MPab6，屈服强度 MPas450，弯曲疲劳极限 MPa2951，扭剪疲劳极限 17，硬度 HBS 197248MPa。5.2 估算轴的直径在蜗轮蜗杆使锅体倾斜时，轴受弯矩和转矩作用，且在锅体倾斜90时受到转矩最大。按转矩初估后轴的直径： 34612.059nPrdP轴传递的功率 n轴的转速, min/3r锅 轮轴材料的许用扭应力,取 MPa270456.0.dr0空心轴的内径 0d与外径 d 之比，取 r9542nTP2轴所受转矩，锅体倾斜 90时，最大转矩： m86.5314.305.892034max NRglFKWP17.09586.3md.23.2.346取支架与锅体之间轴颈长度为 20mm，外径为 mD50可倾式夹层锅175.3 求轴支承力及弯矩图选择 H2040 对开型径向滑动轴承座，B=50mm，D 2=40mm，轴与蜗轮时的配合长度为 42mm，轴与轴承的配合长度为 50mm，固定蜗轮的圆螺母止动垫圈宽为 5mm，轴肩与轴承的间距为 10mm，固定蜗轮的规格为 GB858-88 的圆螺母止动垫圈，两个垫圈选用螺纹大径D=62mm.与轴的配合长度为 5mm，用于连接进气管的螺母为20mm，螺母与圆螺母止动垫圈间距为 10mm.外层锅与两端轴承间距为 50mm，两轴承间距为 ml146052可倾式夹层锅18可倾式夹层锅19(1)、计算垂直受力和垂直力矩联立下面两式： 0200AIFBAOFrRVr得： NGrrRBVA 82.149.6719220 NAIFOFrRBV 76.46)2105(.)05(620 NA6.15 NMRVO 3.5810.573.10)2465(0.13m.8N478IBFr2 ACRVC 76.（2）计算水平受力和水平力矩联立下面两式： 02AIFBtRHA得: Nt 63.975146)8(.3982.75.-6.-RBHt2RAHmCFMC 8302NRAHB 4.1.OO57（3） 、计算合成力矩 mNMVCHC 61.527.085.1322OO 43可倾式夹层锅20NMVBHB 57.32018.40.322（4） 、计算转矩OI 段所受最大转矩： mNRmgFlT86.5345.4 校核轴的疲劳强度5.4.1 对截面 BI右侧5.0420Dd抗弯截面模量：343432240 50.87.0113 mDdW抗扭截面模量：343217516mt 弯曲应力幅：MPaWMB4.50.87d；弯曲平均应力： 0m扭应力幅：aTta 94.231756.2扭剪平均应力：MPaam94.3表面质量系数：精车 95.0绝对尺寸影响系数：合金钢 7.， 81.0扭剪强度极限： MPabb36.6.可倾式夹层锅21寿命系数： 1NK(无限寿命)由圆角引起应力集中系数： 05.2Dr时， 38.1K, 29.7.06294.9.73811 mbNaS3.17.5.021 bat K18.237.8.222 SS载荷和应力计算不够精确，材质均匀，取 .S18.2.S符合要求5.4.2 校核 OI截面3444 2.1968016218 mDdW34343 71.50rdT 弯曲应力幅： MPaMa 28.310.9687590m扭应力幅： aWTa 72.10.395229MPa7.0S符合要求5.4.3 校核 I截面可倾式夹层锅22由于键槽引起的应力集中试选择普通平键 GB1096-79 A 型抗弯截面模量： 3243243 75.49680512.012 mdtbrdW抗扭截面模量： 234 3117598.156.26Ttrd弯曲应力幅： 0WMId, m扭应力幅： MPaTa 97.2510.85623MPaam97.由键槽引起的应力集中系数， 76.1K, 54.表面质量系数：磨削 1绝对尺寸影响系数： 84.0， 8.0扭剪强度极限： MPabb3966.可倾式夹层锅23寿命系数： 1NKI截面只受转矩作用，不受弯矩作用， 只须考虑转矩作用的安全系数。 1 1702.7.542.95.90836NambKS5.2符合要求由以上三危险截面计算结果表明轴的疲劳强度足够5.5 轴的刚度校核5.5.1 求当量直径作用力 0F mldiec 502作用力 2 可倾式夹层锅24mldieI 41.3862054)(525.5.2 求当量轴的截面惯性矩 442306156mdIec 444728.IeI5.5.3 计算 BI1处的偏转角(取轴材料的弹性模量 MPaE510.2)查表 Iro EABFCAEF36250917426805.236403611.265 rad67.03IoI EABFABCEIF217426805.26384701306415.29 rad5569.85.5.4 计算截面 IO1处的挠度ABEICFABEICFYro 6322240176805.2847031015.96 m4.IroB EFCBIAEIFY32217426805.846703064115.392 m34.7. 查表对安装蜗轮的轴02502tmY可倾式夹层锅25安装齿轮处的许用转角 02.1轴的挠度与偏转角均在许用值内，刚度足够5.5.5 轴的扭转刚度校核 BI 轴单位长度扭转角 GITLT转轴传递的转矩, mNT86.53G轴材料切弯弹性模量，取 MPaG410.L轴受转矩作用的长度 8.2.310.8332444 dDOI对一般传动 m/5符合要求5.6 技术要求1、两端轴颈通过焊接外层锅体连接，保证焊接的气密性。2、空心轴内孔由浇铸成形。3、轴与轴承的配合采用基孔制6 H2040 对开型径向滑动轴承可倾式夹层锅266.1 H2040 对开型径向滑动轴承校核6.1.1 选择轴瓦材料选取灰铸铁 HT150,并涂漆防锈，施用压强P=4Mpa，v=0.5m/s,pv=26.1.2 压强校核 MPapdBFpmaxax-轴承所受的最大径向载荷A 点： mFFRAHVA 31.052.2706.15222max B 点： NBB 46392、B 两轴承中所受最大径向载荷为 B 点 F.maxd、b-轴颈的直径和工作宽度 d=40mm，B=50mmMPpap402.543. 压强符合要求6.1.3 pv 校核190pvBFnpvF-轴承所受的平均径向载荷n-轴颈的转速， min/5.1/402,/2012 rsvnsrad轴承 sMPapmPpv /3.65019.46 pv 符合要求可倾式夹层锅276.1.4 速度校核smvsdnv /5.0/104.310654.3106 63 v 符合要求6.2 技术要求铸件底座内孔经表面渗碳 处理，减少配合表面转动时的磨损，并涂漆防锈。每班工作前，通过上端进油孔添加润滑油。 可倾式夹层锅287 支架7.1 支架 1、2AE支 架 1.2受 力 图可倾式夹层锅297.1.1 材料选择两三角支架及两三角支架之间的连杆材料选择一般工程用铸钢 ZG310-570;则抗拉强度 570bMPa,屈服强度 310sMPa7.1.2 受力分析001 34/2COSGFG-物料的重量为 m=200kg，重力为 209.816N-其它构件及蒸气重量为 /m=50kg，重力, 490.5 NS25.7304961抗拉强度 SbAF1S-安全系数,载荷计算不精确,材质均匀,取 S=31-支架的横截面积270.2536.841SFm横截面积 A=bh+=2b-h6.84取 ,21b 2取支架 1.2.3.长度 13l=l=1000mm三角支架高度为 H,为使外层锅不与地面接触， 需满足 可倾式夹层锅30,5.4701521mhdHh-轴颈离地面的高度 0cos386.l锅体倾斜 9时，H .2放置器皿的高度： mh53.40.5203.867.2 支架 3G 点处力矩最大, mnEGFMG 25.306.25.706sin01G 点弯曲强度3229.10635.8.1.3mhbsshbIYZG取支架 3 横截面的宽度 b321厚度 mh127.3 两三角支架之间的连杆 4可倾式夹层锅31OBFGMB,0lO21/l-轴承宽度-连杆长度连杆受拉力： NBGOOF 51.8003.86)25()491(2)21(G/ 连杆所受拉应力： SAFbS-安全系数取 S=3连杆横截面积： 284.73105.8mSFAGdA6.4.784.712取 d=5mm连杆长度 mlll 24.1769024.162/0 /l-轴承宽度，取 /l=60mm可倾式夹层锅32/l-连杆长度，取 /l=30mm/-安装螺母的预留长度，取 /l=20mm7.4 技术要求1、支架分为底台、三根等边连杆、连接两等边三角形支架的连杆、楔形块2、先将两楔形块通过焊接对称固定在一根连杆上，形成两竖直平面，并在楔形块和连杆上一次性钻孔。再将三根等边连杆通过焊接连接成工作台，通过焊接与支架连接，通过焊接与支架连接，两根连杆通过螺纹联接与两三角支架连接。可倾式夹层锅338、螺栓8.1 固定径向滑动轴承的 4 个螺栓8.1 .1 螺栓组结构设计轴如图所示结构，螺栓数 2z，对称布置，采用铰制孔用螺栓径向滑动轴承的 4 个螺栓受力图固定径向滑动轴承的 2 个螺栓可倾式夹层锅348.1.2 螺栓受力分析螺栓所受的蜗轮的切向力 Ft 产生横向力:NFttt 06.18492.36921 B 点所受转矩： mMTHB.受在卸料时轴的转矩作用螺栓的工作剪力为： NrTFzi 32.54210.3812max21 螺栓 1，2 所受总载荷：2/ 221849.065.3145.tFN 确定螺栓直径，选择材料为 Q253，4.6 级的螺栓，底台的厚度为h=20mm。为保证有足够的剪切强度和挤压强度：mFdSs 46.925.314hs 87.0.8063按粗牙普通螺纹标准（GB196-81）,选用螺纹直径 d=20mm（螺纹小径18.97sdd中径 219.5，螺距 P=1mm）8.2 固定蜗杆的 2 根支架（安装在三角支架上）的 8 个螺栓8.2.1 螺栓组结构设计支架采用如图所示结构，螺栓数 4z，对称布置，采用饺制孔用螺栓8.2.2 螺栓受力分析蜗杆产生的轴向力： NFan1.36981蜗杆对 O 点的垂直横向力： Nrr 59.238.472蜗杆对 O 点的水平横向力： tH01可倾式夹层锅35蜗杆圆周力对 O点的转矩：受转矩作用 mNlFlTrr 09.13659.231受力最大螺栓的工作剪力为： rFzi 7.80215409.312max2ax 螺栓 1，2 受力最大，所受总载荷为：2max12max21 45cos4 FFrr N72.349.80.379.805.322 8.2.3 确定螺栓直径选择螺栓材料为 Q235，4.6 级的螺栓，屈服极限为 MPas20，抗校强度MPab50，取静载下的安全系数 5.2sS，所以螺栓材料的许用应力为Ss96.2。取 1P，许用挤压压强 PaSPs8.1.0为保证有足够的剪切强度和挤压强度螺栓危险截面直径： mhFdPss 36.0582.174ss .94.按粗牙普通螺纹标准（GB19681） ，选用螺栓公称直径 md6，螺栓小径md08.2513.，螺距 P75.0，中径 35.728.3 固定进气管支架的螺栓8.3.1 螺栓组结构设计采用如图所示结构，螺栓数 z=4,对称布置，采铰制孔用螺栓可倾式夹层锅368.3.2 螺栓受力分析受卸料时轴的转矩作用，螺栓 1，2 所受工作剪力为;NrTFi 21.475.486.5312max21 螺栓 1，2 所受横向总载荷：N5.7308.3.3 确定螺栓直径选用螺栓材料 Q235,4.6 级的螺栓，屈服极限 MPas20，抗校强度MPab50，取静载下的安全系数 5.sS，所以螺栓材料的许用应力为：Ss9.2，取 61P ，许用挤压强度 PaSPs82.1.0为保证有足够的剪切强度和挤压强度螺栓危险截面直径： mFdss 1.3964.570hPss 0.28.26按粗牙普通螺纹标准（GB19681） ，(选用螺纹公称直径 md5，螺纹小径可倾式夹层锅37md1.3459.1，螺距 mP5.0，中径 md675.42)可倾式夹层锅389 手轮9.1 材料选择使用灰铸铁 HT150。屈服强度 MPas20，抗拉强度 MPab175.,工件表面涂漆防锈。9.2 受力分析蜗杆所受最大转矩： mNiT28.1506.32max1axax1FTdmaxF倾斜锅体所要求的最大转动力，取 NF75maxd307528.手轮在蜗杆的端面上用 GB89286B 型轴端挡圈（选定轴径 140d的轴端挡圈）9.3 技术要求铸件应进时效处理键槽先浇铸成形，再经拉削可加工。可倾式夹层锅3910 键10.1 连接锅轮的键选择普通平键 GB1096-79B 型键连接的强度校核,键受到挤压应力: PPDKLT2T-键的转矩 ,T=563.86 NmD-轴的直径 ,D=40mmK-键与轮毂的接触高度, hk4821L-键的工作长度 ,B 型平键 L=40mm.p-键连接的许用挤压应力,对铸钢零件;取 ,180mpap333256.8176.2401408pMPa则强度符合要求10.2 联接手轮与蜗杆的键可倾式夹层锅40选择普通平键：GB109679 B 型键联接的强度校核：键受到的挤压应力： PPDKlT2T传递的转轴，蜗杆所受的最大转矩 mNT28.1max蜗 杆D轴的直径， m10K键与轮毂的接触高度， h5.321l键的工作长度，B 型平键 Ll0P键联接的许用挤压应力，对铸钢零件，取 MPa10Pa751205.108333MaPP7强度符合要求对于固定进气管、固定蜗杆铁块、楔形块、都用灰铸铁 HT150。除轴、蜗轮、蜗杆之外，其他零件都作涂漆防锈处理。11 夹层锅的有关计算可倾式夹层锅4111.1 生产能力计算qGq 每次加料量,kg,取 kgq20 , hkgG/806152 操作一次的周期时间,h, min11.2 热量计算11.2.1 加热物料消耗的热量 物 料Q12TGCQ物 料G 一次投料量,kg,G=200kgC 物料比热, KkgJ/ 1.2物料终温及初温,K；令水比热为 kgJ/2.4, 02T, C1 Q10.8240物 料11.2.2 对锅体加热消耗的热量JTCG12机 械机 械机 械机 械 夹层锅质量，取 g5k机 械机 械 锅体材料的比热, KJ/,不锈钢 5024.机 械C 1T 锅体初温,k,取 1T=20 C2 锅体终温,kJQ8.0421504.机 械11.2.3 锅内液体表面蒸发热量Q 蒸发=mrm-被蒸发液体的质量.取 200kg 水蒸发 5%r-蒸发潜热,J/kg, 取 100 0C 常压下水的 r=2650J/kgQ 蒸发=5% 200 265J11.2.4 向周围介质辐射和对流的热量损失Q 介= nF(T壁 -T空 气 ) (J)可倾式夹层锅42nF-锅体外表面积, 2m, 222 57.1)0(14.3)(41mdFn 壁T-锅体外壁温度,k,有绝热层时取 313:323k,取 T 壁 30K空 气 -周围空气的平均温度,K,取 KCkT2930273空 气-对流辐射的给热系数,W/( m,);(是一个综合系数,包括 ).辐 射流 和 JQkw10.9)230(4.657.1)/(.908. 2介 空 气壁11.2.5 因设备不密闭而泄漏的热量损失 泄 漏Q泄 漏 =( 介蒸 发机 械物 料 Q)/(100-a), =(8.4 10.92658.104)/(100-20)=1407.80Ja-漏损系数，开口预置槽式夹层锅 a=20-25,取 a=20JQ126480.471.926508.140.8 泄 漏介蒸 发机 械物 料总11.2.6 蒸汽消耗量D= )/(ik总i-加热蒸汽的热焓 ,;取 0.3Mpa 下 200 C0的水蒸汽 i=2850J/kgik-加热蒸汽冷凝水的热焓,J/kgki= KTC-冷凝水比热 ,可取水的比热 4.2/kJkgk-冷凝水温度 ,近似取加热蒸汽温度 ,k, KT=273Ki=4.2273=1146.6J/kgD= hkg/12.6.428501可倾式夹层锅4312 锅体隔热层隔热层用高温粘接剂粘贴在夹层锅外层壁体的内壁隔热层外部从里向外依次涂有防水胶膜和防水漆膜,中间是保温材料,从而减少热量向空气扩散,节约能源,缩短工作周可倾式夹层锅44期改善操作者作业条件,保证安全.保温材料最里面的是石棉,再一层是钢丝网,再一层耐火水泥,珍珠岩及石棉丝拌和的材料;再一层纱布,再一层高温漆参考文献1、唐明松主编 简明机械设计手册 上海科学技术大学出版社 2000年2、刘鸿文主编 材料力学 高等教育出版社 2000年3、杨明忠、朱家诚主编 机械设计 武汉理工大学出版社 2001可倾式夹层锅45年4、于永泗,齐民主编 机械工程材料 大连理工大学出版社 2003 年5、濮良贵、纪名刚 机械设计 高等教育出版社 2006年毕业设计总结总的图纸量共约.3750；该设计结构简单，易操作；可倾式夹层锅46实地去工厂参观的重要性；知识积累和工具书的重要性；掌握设计软件（如 AutoCAD proe 等） ；独立思考和解快问题是关键；对指导和帮助我的老师和同学,致以我最真诚的敬意和衷心的感谢！设计流程：1、通过图书馆、上网查找产品的相关介绍和图片2、了解掌握涉及到的相关知识点3、进行受力分析和尺寸计算等相关设计，并画出相关草图或结构图4、用 proe 按照相关草图或结构图制作三维立体图，以便发现尺寸配合问题，并改正，重新进行受力分析和尺寸计算5、用 proe 导出 CAD 图，或单独画出 CAD 图，制作电子文档并打印可倾式夹层锅i摘要可倾式夹层锅设计：本文对可倾式夹层锅的锅体、轴颈、支架、手轮、铁块等非标准件进行了受力分析，并在保持强度和尺寸配合的情况下，选择合适的尺寸和材料。对蜗轮、蜗杆、滑动轴承、螺栓等标准件进行受力分析和尺寸计算，并选择了标准型号的零件和材料，并对滑动轴承、联接键进行了校核。对其工作量和热量进行了相关计算。为减少加热物料的水蒸气热量散失，节约能源,缩短工作周期，保证安全.本文设计了隔热层材料和分布。关键词：受力分析、尺寸计算、校核。可倾式夹层锅iiDesign Of Tilting-style Sandwich Pot AbstractTilting-style Sandwich Pot: I analysy the pot body, shaft, frame, hand wheel, iron block and other non-standard pieces from the point of forces, and at the base of assure the strength and size, I chose the appropriate sizes and materials. I analy the worm wheel , worm, sliding bearings, bolts and other standard parts from the point of forces and the calculate the size, and select the standard models of parts and materials。Besides I check the sliding bearings, linked buttons. Key words: mechanical analysis, size calculation, check.可倾式夹层锅iii目录1.绪论 .11.1 引言 .11.1.1 夹层锅简介 .11.1.2 夹层锅用途 .11.2 可倾式夹层锅概述 .11.2.1 结构: .11.2.1 工作原理 .12.可倾式夹层锅性能参数和设计要求 .32.1 性能参数 .32.2 设计要求： .33.锅体 .43.1 内层锅 .43.1.1 材料选择 .43.1.2 受力分析 .53.2 外层锅 .63.2.1 材料选择 .63.2.2 受力分析 .63.3 圆柱形壳体 .73.4 排水管 .73.5 技术要求 .74. 蜗轮蜗杆 .84.1 要求 .94.2 蜗轮蜗杆类型，材料及精度选择 .94.3 按接触强度确定主要参数及尺寸 .94.4 蜗杆总体尺寸 .125 轴 .155.1 材料选择 .165.2 估算轴的直径 .165.3 求轴支承力及弯矩图 .165.4 校核轴的疲劳强度 .205.4.1 对截面右侧 .205.4.2 校核截面 .215.4.3 校核截面 .215.5 轴的刚度校核 .235.5.1 求当量直径 .235.5.2 求当量轴的截面惯性矩 .245.5.3 计算处的偏转角(取轴材料的弹性模量) .245.5.4 计算截面处的挠度 .245.5.5 轴的扭转刚度 .256 H2040 对开型径向滑动轴承 .256.1 H2040 对开型径向滑动轴承校核 .266.1.1 选择轴瓦材料 .26可倾式夹层锅iv6.1.2 压强校核 .266.1.3 pv 校核 .266.1.4 速度校核 .276.2 技术要求 .277 支架 .277.1 支架 1、2 .287.1.1 材料选择 .297.1.2 受力分析 .297.2 支架 3.307.3 两三角支架之间的连杆 4.307.4 技术要求 .328、螺栓 .328.1 固定径向滑动轴承的 4 个螺栓 .338.1 .1 螺栓组结构设计 .338.1.2 螺栓受力分析 .338.2 固定蜗杆的 2 根支架（安装在三角支架上）的 8 个螺栓 .348.2.1 螺栓组结构设计 .348.3 固定进气管支架的螺栓 .358.3.1 螺栓组结构设计 .358.3.2 螺栓受力分析 .368.3.3 确定螺栓直径 .369 手轮 .379.1 材料选择 .389.2 受力分析 .389.3 技术要求 .3810 键 .3810.1 连接锅轮的键 .3910.2 联接手轮与蜗杆的键 .3911 夹层锅的有关计算 .4011.1 生产能力计算 .4111.2 热量计算 .4111.2.1 加热物料消耗的热量 .4111.2.2 对锅体加热消耗的热量 .4111.2.3 锅内液体表面蒸发热量 .4111.2.4 向周围介质辐射和对流的热量损失 .4211.2.5 因设备不密闭而泄漏的热量损失 .4211.2.6 蒸汽消耗量 .4212 锅体隔热层 .43参考文献 .45毕业设计总结 .46感谢各位老师参加我的毕业答辩！,可倾式夹层锅设计,班 级：机制052班姓 名：李康康学 号：20050430指 导 老 师：徐雪红、涂建平 2009年5月,江西农业大学工学院,1、 用途 可倾式夹层锅常用于牛奶等物料的热烫,预煮,调味料的配制及熬煮糖类等一些浓缩产品,属于食品预煮机械。2、结构 可倾式夹层锅主要由锅体、支架、倾覆装置、水蒸汽入口、水蒸汽出口、蒸汽排出阀门、冷凝水排出阀等组成。3、工作原理 锅体用轴颈固定在支架两边的轴承上,轴颈是空心的,高压水蒸汽从一端的外部输气管通过轴颈进入内层锅和外层锅的间隙中给锅内的物料加热,通过另一端的轴颈排出蒸汽，.通过蒸气的热量传递,使食品达到加热目的.,可倾式夹层锅,图：可倾式夹层锅结构,倾覆装置,支架,锅体,水蒸汽出口,水蒸汽入口,可倾式夹层锅工作原理动画,倾覆装置是专门为出料用的,包括一对具有手轮的蜗轮蜗杆,蜗轮与轴颈连接,轴颈与锅体连接,当摇动手轮时，使蜗杆带动蜗轮，蜗轮带动轴颈，可将锅体倾倒出料和复原.,设计要求：1、确保各零件有足够强度承受载荷。2、各零件能够安装配合。3、各零件有足够寿命和抗腐蚀能力。4、减少加热物料的水蒸气热量散失。5、操作安全和省力。,可倾式夹层锅性能参数,总体设计,锅体,轴,蜗轮蜗杆,支架,螺栓,键,夹层锅的热量计算,锅体隔热层,径向滑动轴承,外层锅,内层锅,圆柱形壳体,固定径向滑动轴承的4个螺栓,固定蜗杆的2铁块的8个螺栓,两三角支架之间的连杆4,联接手轮与蜗杆的键,连接锅轮与轴的键,等腰连杆1、2,连杆3,手轮,锅体,锅体材料选择不锈钢OCr18Ni91、内层锅内层锅受物料重力和受高压水蒸汽压力，为保证足够强度 ，取内层锅厚度 2、外层锅受高压水蒸汽压力和轴与外层锅焊接处的挤压应力,取外层锅厚度3、圆柱形壳体 取厚度,外层锅,内层锅,壳体,锅体结构,要求：蜗轮在10s内转动90，使得锅体在10s内转动90卸料。选择普通圆柱蜗杆传动,蜗轮受物料重力产生的转矩作用。蜗杆材料为45号钢，蜗轮材料为铸铝铁青铜 .蜗轮分度圆直径：蜗杆分度圆直径：,蜗轮 蜗杆,所选材料为不锈钢2Cr13，在蜗轮蜗杆传动下 ， 使锅体倾斜，轴受弯矩和转矩作用。校核轴的各个 危险截面的疲劳强度和各轴段的刚度，符合要求,轴,尺寸设计图,选取H2040整体式径向滑动轴承轴瓦材料为灰铸铁HT150经校核压强、pv、速度符合要求,滑动轴承,支架,2,由于受物料的重力和其他构件及蒸气的重力，连杆1、2受挤压应力，连杆3、4受拉伸应力。,两三角支架及两三角支架之间的连杆材料选择一般工程用铸钢ZG310-570，有足够的屈服强度，焊接性能和韧性较好。,1、固定径向滑动轴承的4个螺栓采用铰制孔螺栓，受横向力作用，为保证有足够的剪切强度和挤压强度，选择材料为碳素结构钢Q253，选用螺纹直径d=20mm,螺栓,固定1个径向滑动轴承的2个螺栓受力图,固定径向滑动轴承的2个螺栓,2、固定蜗杆的2块铁块的8个螺栓采用饺制孔用螺栓受轴向力作用，为保证有足够的剪切强度和挤压强度，选用螺栓材料碳素结构钢Q235,螺栓公称直 径,固定蜗杆的1根支架的4个螺栓受力图,材料选择灰铸铁HT150。 受蜗杆最大转矩作用，倾斜锅体所要求的最大转动力 手轮最大直径,手轮,连接锅轮与轴的键、联接手轮与蜗杆的键选择普通平键键受到挤压应力 经校核强度符合要求,键,连接锅轮与轴的键,联接手轮与蜗杆的键,取200kg的水从初温 加热到 总共消耗的热量 水蒸汽消耗量,热量计算,为减少热量向空气散失, 隔热层中间是保温材料， 保温材料最里面的是石棉,再一层是钢丝网,再一层耐火水泥,珍珠岩及石棉丝拌和的材料;再一层纱布,再一层高温漆,锅体隔热层,毕业设计总结,设计流程：1、通过图书馆、上网查找产品的相关介绍和图片2、了解掌握涉及到的相关知识点3、进行受力分析和尺寸计算等相关设计，并画出相关草图或结构图4、用proe按照相关草图或结构图制作三维立体图，以便发现尺寸配合问题，并改正，然后重新进行受力分析和尺寸计算5、用proe导出CAD图，或单独画出CAD图，制作电子文档并打印,谢谢大家！,学校代码：10410序 号：20050430本 科 毕 业 设计题目： 可倾式夹层锅设计 学 院： 工 学 院 姓 名： 李 康 康 学 号： 20050430 专 业： 机械设计制造及其自动化年 级： 机制 052班 指导教师： 徐雪红 、涂建平 二 OO 九年 五 月可倾式夹层锅11.绪论1.1 引言 1.1.1 夹层锅简介夹层锅又称二重锅.双重釜等。它属于间歇式预煮设备。常用于物料的热烫,预煮,调味料的配制及熬煮一些浓缩产品。它结构简单使用方便,是定型的压力容器,属于食品预煮机械。1.1.2 夹层锅用途预煮的目的是破坏原料中的多酚氧化酶,保持原料在加工过程中不变颜色;排除原料部分水分,减少原料体积,使原料具有柔软性,方便装灌工序的操作;排除原料组织内的空气,提高成品的真空度;破坏原料的原生质 ,在榨汁时提高出汁率; 杀灭污染在原料上的部分微生物,提高原料在加工过程中的新鲜程度;通过预煮,可使表皮蛋白质凝固,使皮与肉脱离,方便除皮操作;对于脱水产品 ;经预煮后能加快干燥的速度.按其深度可分为线型.半深型.深型.按其操作方式可分为固定式和可倾式.最常用的为半球形(夹层) 壳体上加一段圆柱形壳体的可倾式夹层锅.1.2 可倾式夹层锅概述1.2.1 结构:可倾式夹层锅主要由锅体.填料盒.冷凝水排出管.压力表,倾覆装置及排出管口等组成.锅体内壁是由一个半球形与圆柱形壳体焊接而成的容器,锅体外壁是半球形壳体,用普通钢板制成.内外壁用焊接法焊成,以防漏气.1.2.1 工作原理全部锅体用轴颈直接在支架两边的轴承上,轴颈是空心的,蒸汽从一端的进气管通过轴颈进入夹层,通过另一端的出气管排出蒸汽.蒸汽的压力由蒸汽输入管上安装的安全阀和出气管上安装的阀门控制。通过蒸汽的热量传递,使食品达到预煮目的.倾覆装置是专门为出料用的,包括一对具有手轮的蜗轮蜗杆,蜗轮与轴颈固接,轴颈与锅体固接,当摇动手轮时可将锅体倾倒和复原.可倾式夹层锅两边的轴颈对称的.为使进气管不与外部的蒸汽输入管道一起随锅转动,一般用螺母通过螺纹连接进汽管,通过填入橡胶材料连接外部的蒸汽输入管道,停止进气后,可通过锅底下面的阀门将冷凝水出口打开,将锅底的积水排出,每班使用前在各转动部位加润滑油. 可倾式夹层锅2.蒸汽排出阀门蒸汽出口冷凝水排出口蒸汽入口倾覆装置支架锅体可倾式夹层锅32.可倾式夹层锅性能参数和设计要求2.1 性能参数产品型号 公称容量（直径 ） 最大可倾角 进出口管径 液料及最大加入量G100I 100 90 20mm Vm液料密度，取一般液料密度为 3/108.kgV半圆锅体的体积 kgmmdR206.18.0 26.05341)(3423 33额定工作压力：P=0.09MPa2.2 设计要求：1、确保各零件有足够强度承受载荷。2、确保各零件能够安装配合。3、确保各零件有足够寿命和抗腐蚀能力。4、减少加热物料的水蒸气热量散失。5、确保操作安全和省力。可倾式夹层锅43.锅体3.1 内层锅3.1.1 材料选择选择不锈钢 OCr18Ni9,固溶 10101150 C快冷处理，拉伸强度 MPab520，屈服强度 MPas205，弯曲疲劳极限 MPa185，扭剪疲劳极限 1。Co1时许用应力为 at137，额定工作压力为 0.09MPa.外层锅 内层锅壳体壳体可倾式夹层锅53.1.2 受力分析1、满载不倾斜时，内层锅受物料重力作用产生的拉力 cosGFt当 0时， tmax拉伸强度 SAFstbaA内层锅体的横截面积S安全系数，材质均匀，载荷和应力计算不够精确时取 3S2max2209.83.65110ts m.内层锅厚度，取2、 内层锅受高压蒸汽压力，属于外压容器假设内层锅厚度 mn121cne-外压锅的有效壁厚1c-钢板厚度负偏差， mc18.02腐蚀裕量， 5.2e318.05462/RR-外压锅体内径 54108.15.0. Ae0Cr18Ni9 钢的 B-A 曲线，查得 A 在曲线左侧外层钢的 593.E2)(08.RPeP-许可外压力 MPap103.4.61093.5pp=0.09MPa可倾式夹层锅6P-额定工作压力内层锅厚度 mn1符合要求，能够承受物料的重力和高压水蒸气的压力。内层锅内径为 d0，外径 md1023.2 外层锅3.2.1 材料选择选择不锈钢 OCr18Ni93.2.2 受力分析1、在轴与外层锅体焊接处的应力最大外层锅受挤压应力接触面积 D21A054.3外层锅厚度D-外层锅与轴颈焊接处的直径拉伸应力 SAGF2/max/ 234.1058.92mSA.14.3可倾式夹层锅72、 外层锅受内部水蒸气压力，属于内压容器、1、 计算厚度 pDtic2-筒体的理论计算壁厚，mmc-筒体的计算压力，MPa，P-筒体的设计压力，取 p= cp=0.09MPaiD-筒体内径， iD=1000mmt-钢板在设计温度下的许用应力， Co10时许用应力为MPat137-焊接接头系数， =0.8m43.098.137250（2）设计厚度 d2Cd2-腐蚀裕量 md157.043取外层锅厚度为 1mm，能够承受水蒸气压力和接触应力。内径 0，外径 0521dmm3.3 圆柱形壳体选择不锈钢 OCr18Ni9内径 md10，外径 md102，高 h1503.4排水管内径 5mm，外径 6mm，长 70mm.3.5技术要求可倾式夹层锅81、圆柱形壳体与内层锅用一块板料经冲压一起制成，外层锅经冲压制成。2、内层锅与外层锅通过焊接连接，保证气密性。3、壳体上端面圆角为 R54、排水管与外层锅焊接5、排水管通过阀门控制闭合可倾式夹层锅94. 蜗轮蜗杆4.1 要求蜗轮在 10s 内转动 90，使得锅体在 10s 内转动 90卸料。蜗轮蜗杆右旋，传动比 20i,每天工作 8 小时，每年工作 300 天，使用寿命5 年。4.2 蜗轮蜗杆类型，材料及精度选择选择普通圆柱蜗杆传动（阿基米德蜗杆 ZA 型）蜗杆材料为 45 号钢，表面高频淬火后发黑处理进行防锈，齿面硬度HRC4555,齿面粗糙度 mRa8.0。蜗轮材料为铸铝铁青铜 103ZCuAlFe，速度较低，金属模浇铸并进行发黑处理，许用接触应力 MPaHb245，精度 GB10089888 级。4.3 按接触强度确定主要参数及尺寸（1） 、因工作载荷较稳定，故取载荷分布不均匀系数 1K；载荷均匀，无冲击，使用系数 1AK；转速不高，冲击不大，可取动载系数 05.V；则载荷系数 .05.VAK。蜗杆传动效率：暂取传动比 4i，则 75.0%.31可倾式夹层锅10蜗轮角速度： sradt/2012蜗轮转速： min/362n使用寿命内蜗轮循环次数： 小 时62 10.2830560tN查表得寿命系数： 9.Z蜗轮接触应力： MPaNHbP4.9.45（2） 、蜗轮转矩，当锅体倾斜角度为 90时，蜗轮所受转矩mlGT86.53，取齿数 1Z， 502闭式传动接触强度计算： mKTZqmHP 16.08.530.14.2505033max22 初取 8,96.7, 31qqd502标准中心距 ma1502121查表取 3,4,5,6021Zdm查表取蜗杆蜗轮中心距 a60m5蜗杆分度圆 d5013,421z齿轮变位系数 .2x则 mZd6532查表得蜗杆直径系数 10dq，分度圆柱导程角 53107可倾式夹层锅11传动效率计算蜗杆角速度： sradi /5.2021滑动速度 smVs /20.317cocos1查表得蜗杆传动的当量摩擦角 4v取轴承效率与搅油效率乘积 97.032啮合效率 638.451tanta1 v蜗杆传动总效率 2.68.321热平衡计算由减速器装配图估算，散热的计算面积 80.159aA280.155429mA因通风良好，取传热系数 KW2/1热平衡时润滑油的温度为： CKAPta 87.25.054.0178320100低于润滑油允许的工作温度，不需要采取其他冷却措施。蜗杆蜗轮的其他主要尺寸齿顶高： mhmhaa 5.7.01,521 蜗杆蜗轮齿顶圆直径： da602a 8.22齿根高： mxhhFF 5.3.1,65.1. 21 齿根圆直径： mdF305.22蜗杆齿宽： Zb.91.31 ，取 b01蜗轮外径： ae 282 蜗轮咽喉母圆半径： drag 05.65.02蜗轮齿宽： 1(0.67):mb47.02可倾式夹层锅12蜗杆轴向齿距： mPx7.15蜗杆导程 mz812蜗轮所受最大切向力： NdTFat 1.3698025.12 蜗轮所受最大圆心力： tr 18.467507tan.n21 蜗杆所受最大转矩： miT8.1506.3 NdFat 9.4531214.4 蜗杆总体尺寸可倾式夹层锅13可倾式夹层锅14ml 75.18430tan16263ll 0.2.31257182/4 h只有 0l就能保证手轮与外外锅体不接触倾倒物料时能保证不与外锅体与圆柱壳体接触。 3871llm94.67.06.蜗杆尺寸示意图可倾式夹层锅15取 7580lml手轮不与支架接触。可倾式夹层锅165 轴5.1 材料选择所选材料为合金结构钢 2Cr13(用于腐蚀条件下工作的轴） ，空心轴内径要求为 md20，抗拉强度 MPab6，屈服强度 MPas450，弯曲疲劳极限 MPa2951，扭剪疲劳极限 17，硬度 HBS 197248MPa。5.2 估算轴的直径在蜗轮蜗杆使锅体倾斜时，轴受弯矩和转矩作用，且在锅体倾斜90时受到转矩最大。按转矩初估后轴的直径： 34612.059nPrdP轴传递的功率 n轴的转速, min/3r锅 轮轴材料的许用扭应力,取 MPa270456.0.dr0空心轴的内径 0d与外径 d 之比，取 r9542nTP2轴所受转矩，锅体倾斜 90时，最大转矩： m86.5314.305.892034max NRglFKWP17.09586.3md.23.2.346取支架与锅体之间轴颈长度为 20mm，外径为 mD50可倾式夹层锅175.3 求轴支承力及弯矩图选择 H2040 对开型径向滑动轴承座，B=50mm，D 2=40mm，轴与蜗轮时的配合长度为 42mm，轴与轴承的配合长度为 50mm，固定蜗轮的圆螺母止动垫圈宽为 5mm，轴肩与轴承的间距为 10mm，固定蜗轮的规格为 GB858-88 的圆螺母止动垫圈，两个垫圈选用螺纹大径D=62mm.与轴的配合长度为 5mm，用于连接进气管的螺母为20mm，螺母与圆螺母止动垫圈间距为 10mm.外层锅与两端轴承间距为 50mm，两轴承间距为 ml146052可倾式夹层锅18可倾式夹层锅19(1)、计算垂直受力和垂直力矩联立下面两式： 0200AIFBAOFrRVr得： NGrrRBVA 82.149.6719220 NAIFOFrRBV 76.46)2105(.)05(620 NA6.15 NMRVO 3.5810.573.10)2465(0.13m.8N478IBFr2 ACRVC 76.（2）计算水平受力和水平力矩联立下面两式： 02AIFBtRHA得: Nt 63.975146)8(.3982.75.-6.-RBHt2RAHmCFMC 8302NRAHB 4.1.OO57（3） 、计算合成力矩 mNMVCHC 61.527.085.1322OO 43可倾式夹层锅20NMVBHB 57.32018.40.322（4） 、计算转矩OI 段所受最大转矩： mNRmgFlT86.5345.4 校核轴的疲劳强度5.4.1 对截面 BI右侧5.0420Dd抗弯截面模量：343432240 50.87.0113 mDdW抗扭截面模量：343217516mt 弯曲应力幅：MPaWMB4.50.87d；弯曲平均应力： 0m扭应力幅：aTta 94.231756.2扭剪平均应力：MPaam94.3表面质量系数：精车 95.0绝对尺寸影响系数：合金钢 7.， 81.0扭剪强度极限： MPabb36.6.可倾式夹层锅21寿命系数： 1NK(无限寿命)由圆角引起应力集中系数： 05.2Dr时， 38.1K, 29.7.06294.9.73811 mbNaS3.17.5.021 bat K18.237.8.222 SS载荷和应力计算不够精确，材质均匀，取 .S18.2.S符合要求5.4.2 校核 OI截面3444 2.1968016218 mDdW34343 71.50rdT 弯曲应力幅： MPaMa 28.310.9687590m扭应力幅： aWTa 72.10.395229MPa7.0S符合要求5.4.3 校核 I截面可倾式夹层锅22由于键槽引起的应力集中试选择普通平键 GB1096-79 A 型抗弯截面模量： 3243243 75.49680512.012 mdtbrdW抗扭截面模量： 234 3117598.156.26Ttrd弯曲应力幅： 0WMId, m扭应力幅： MPaTa 97.2510.85623MPaam97.由键槽引起的应力集中系数， 76.1K, 54.表面质量系数：磨削 1绝对尺寸影响系数： 84.0， 8.0扭剪强度极限： MPabb3966.可倾式夹层锅23寿命系数： 1NKI截面只受转矩作用，不受弯矩作用， 只须考虑转矩作用的安全系数。 1 1702.7.542.95.90836NambKS5.2符合要求由以上三危险截面计算结果表明轴的疲劳强度足够5.5 轴的刚度校核5.5.1 求当量直径作用力 0F mldiec 502作用力 2 可倾式夹层锅24mldieI 41.3862054)(525.5.2 求当量轴的截面惯性矩 442306156mdIec 444728.IeI5.5.3 计算 BI1处的偏转角(取轴材料的弹性模量 MPaE510.2)查表 Iro EABFCAEF36250917426805.236403611.265 rad67.03IoI EABFABCEIF217426805.26384701306415.29 rad5569.85.5.4 计算截面 IO1处的挠度ABEICFABEICFYro 6322240176805.2847031015.96 m4.IroB EFCBIAEIFY32217426805.846703064115.392 m34.7. 查表对安装蜗轮的轴02502tmY可倾式夹层锅25安装齿轮处的许用转角 02.1轴的挠度与偏转角均在许用值内，刚度足够5.5.5 轴的扭转刚度校核 BI 轴单位长度扭转角 GITLT转轴传递的转矩, mNT86.53G轴材料切弯弹性模量，取 MPaG410.L轴受转矩作用的长度 8.2.310.8332444 dDOI对一般传动 m/5符合要求5.6 技术要求1、两端轴颈通过焊接外层锅体连接，保证焊接的气密性。2、空心轴内孔由浇铸成形。3、轴与轴承的配合采用基孔制6 H2040 对开型径向滑动轴承可倾式夹层锅266.1 H2040 对开型径向滑动轴承校核6.1.1 选择轴瓦材料选取灰铸铁 HT150,并涂漆防锈，施用压强P=4Mpa，v=0.5m/s,pv=26.1.2 压强校核 MPapdBFpmaxax-轴承所受的最大径向载荷A 点： mFFRAHVA 31.052.2706.15222max B 点： NBB 46392、B 两轴承中所受最大径向载荷为 B 点 F.maxd、b-轴颈的直径和工作宽度 d=40mm，B=50mmMPpap402.543. 压强符合要求6.1.3 pv 校核190pvBFnpvF-轴承所受的平均径向载荷n-轴颈的转速， min/5.1/402,/2012 rsvnsrad轴承 sMPapmPpv /3.65019.46 pv 符合要求可倾式夹层锅276.1.4 速度校核smvsdnv /5.0/104.310654.3106 63 v 符合要求6.2 技术要求铸件底座内孔经表面渗碳 处理，减少配合表面转动时的磨损，并涂漆防锈。每班工作前，通过上端进油孔添加润滑油。 可倾式夹层锅287 支架7.1 支架 1、2AE支 架 1.2受 力 图可倾式夹层锅297.1.1 材料选择两三角支架及两三角支架之间的连杆材料选择一般工程用铸钢 ZG310-570;则抗拉强度 570bMPa,屈服强度 310sMPa7.1.2 受力分析001 34/2COSGFG-物料的重量为 m=200kg，重力为 209.816N-其它构件及蒸气重量为 /m=50kg，重力, 490.5 NS25.7304961抗拉强度 SbAF1S-安全系数,载荷计算不精确,材质均匀,取 S=31-支架的横截面积270.2536.841SFm横截面积 A=bh+=2b-h6.84取 ,21b 2取支架 1.2.3.长度 13l=l=1000mm三角支架高度为 H,为使外层锅不与地面接触， 需满足 可倾式夹层锅30,5.4701521mhdHh-轴颈离地面的高度 0cos386.l锅体倾斜 9时，H .2放置器皿的高度： mh53.40.5203.867.2 支架 3G 点处力矩最大, mnEGFMG 25.306.25.706sin01G 点弯曲强度3229.10635.8.1.3mhbsshbIYZG取支架 3 横截面的宽度 b321厚度 mh127.3 两三角支架之间的连杆 4可倾式夹层锅31OBFGMB,0lO21/l-轴承宽度-连杆长度连杆受拉力： NBGOOF 51.8003.86)25()491(2)21(G/ 连杆所受拉应力： SAFbS-安全系数取 S=3连杆横截面积： 284.73105.8mSFAGdA6.4.784.712取 d=5mm连杆长度 mlll 24.1769024.162/0 /l-轴承宽度，取 /l=60mm可倾式夹层锅32/l-连杆长度，取 /l=30mm/-安装螺母的预留长度，取 /l=20mm7.4 技术要求1、支架分为底台、三根等边连杆、连接两等边三角形支架的连杆、楔形块2、先将两楔形块通过焊接对称固定在一根连杆上，形成两竖直平面，并在楔形块和连杆上一次性钻孔。再将三根等边连杆通过焊接连接成工作台，通过焊接与支架连接，通过焊接与支架连接，两根连杆通过螺纹联接与两三角支架连接。可倾式夹层锅338、螺栓8.1 固定径向滑动轴承的 4 个螺栓8.1 .1 螺栓组结构设计轴如图所示结构，螺栓数 2z，对称布置，采用铰制孔用螺栓径向滑动轴承的 4 个螺栓受力图固定径向滑动轴承的 2 个螺栓可倾式夹层锅348.1.2 螺栓受力分析螺栓所受的蜗轮的切向力 Ft 产生横向力:NFttt 06.18492.36921 B 点所受转矩： mMTHB.受在卸料时轴的转矩作用螺栓的工作剪力为： NrTFzi 32.54210.3812max21 螺栓 1，2 所受总载荷：2/ 221849.065.3145.tFN 确定螺栓直径，选择材料为 Q253，4.6 级的螺栓，底台的厚度为h=20mm。为保证有足够的剪切强度和挤压强度：mFdSs 46.925.314hs 87.0.8063按粗牙普通螺纹标准（GB196-81）,选用螺纹直径 d=20mm（螺纹小径18.97sdd中径 219.5，螺距 P=1mm）8.2 固定蜗杆的 2 根支架（安装在三角支架上）的 8 个螺栓8.2.1 螺栓组结构设计支架采用如图所示结构，螺栓数 4z，对称布置，采用饺制孔用螺栓8.2.2 螺栓受力分析蜗杆产生的轴向力： NFan1.36981蜗杆对 O 点的垂直横向力： Nrr 59.238.472蜗杆对 O 点的水平横向力： tH01可倾式夹层锅35蜗杆圆周力对 O点的转矩：受转矩作用 mNlFlTrr 09.13659.231受力最大螺栓的工作剪力为： rFzi 7.80215409.312max2ax 螺栓 1，2 受力最大，所受总载荷为：2max12max21 45cos4 FFrr N72.349.80.379.805.322 8.2.3 确定螺栓直径选择螺栓材料为 Q235，4.6 级的螺栓，屈服极限为 MPas20，抗校强度MPab50，取静载下的安全系数 5.2sS，所以螺栓材料的许用应力为Ss96.2。取 1P，许用挤压压强 PaSPs8.1.0为保证有足够的剪切强度和挤压强度螺栓危险截面直径： mhFdPss 36.0582.174ss .94.按粗牙普通螺纹标准（GB19681） ，选用螺栓公称直径 md6，螺栓小径md08.2513.，螺距 P75.0，中径 35.728.3 固定进气管支架的螺栓8.3.1 螺栓组结构设计采用如图所示结构，螺栓数 z=4,对称布置，采铰制孔用螺栓可倾式夹层锅368.3.2 螺栓受力分析受卸料时轴的转矩作用，螺栓 1，2 所受工作剪力为;NrTFi 21.475.486.5312max21 螺栓 1，2 所受横向总载荷：N5.7308.3.3 确定螺栓直径选用螺栓材料 Q235,4.6 级的螺栓，屈服极限 MPas20，抗校强度MPab50，取静载下的安全系数 5.sS，所以螺栓材料的许用应力为：Ss9.2，取 61P ，许用挤压强度 PaSPs82.1.0为保证有足够的剪切强度和挤压强度螺栓危险截面直径： mFdss 1.3964.570hPss 0.28.26按粗牙普通螺纹标准（GB19681） ，(选用螺纹公称直径 md5，螺纹小径可倾式夹层锅37md1.3459.1，螺距 mP5.0，中径 md675.42)可倾式夹层锅389 手轮9.1 材料选择使用灰铸铁 HT150。屈服强度 MPas20，抗拉强度 MPab175.,工件表面涂漆防锈。9.2 受力分析蜗杆所受最大转矩： mNiT28.1506.32max1axax1FTdmaxF倾斜锅体所要求的最大转动力，取 NF75maxd307528.手轮在蜗杆的端面上用 GB89286B 型轴端挡圈（选定轴径 140d的轴端挡圈）9.3 技术要求铸件应进时效处理键槽先浇铸成形，再经拉削可加工。可倾式夹层锅3910 键10.1 连接锅轮的键选择普通平键 GB1096-79B 型键连接的强度校核,键受到挤压应力: PPDKLT2T-键的转矩 ,T=563.86 NmD-轴的直径 ,D=40mmK-键与轮毂的接触高度, hk4821L-键的工作长度 ,B 型平键 L=40mm.p-键连接的许用挤压应力,对铸钢零件;取 ,180mpap333256.8176.2401408pMPa则强度符合要求10.2 联接手轮与蜗杆的键可倾式夹层锅40选择普通平键：GB109679 B 型键联接的强度校核：键受到的挤压应力： PPDKlT2T传递的转轴，蜗杆所受的最大转矩 mNT28.1max蜗 杆D轴的直径， m10K键与轮毂的接触高度， h5.321l键的工作长度，B 型平键 Ll0P键联接的许用挤压应力，对铸钢零件，取 MPa10Pa751205.108333MaPP7强度符合要求对于固定进气管、固定蜗杆铁块、楔形块、都用灰铸铁 HT150。除轴、蜗轮、蜗杆之外，其他零件都作涂漆防锈处理。11 夹层锅的有关计算可倾式夹层锅4111.1 生产能力计算qGq 每次加料量,kg,取 kgq20 , hkgG/806152 操作一次的周期时间,h, min11.2 热量计算11.2.1 加热物料消耗的热量 物 料Q12TGCQ物 料G 一次投料量,kg,G=200kgC 物料比热, KkgJ/ 1.2物料终温及初温,K；令水比热为 kgJ/2.4, 02T, C1 Q10.8240物 料11.2.2 对锅体加热消耗的热量JTCG12机 械机 械机 械机 械 夹层锅质量，取 g5k机 械机 械 锅体材料的比热, KJ/,不锈钢 5024.机 械C 1T 锅体初温,k,取 1T=20 C2 锅体终温,kJQ8.0421504.机 械11.2.3 锅内液体表面蒸发热量Q 蒸发=mrm-被蒸发液体的质量.取 200kg 水蒸发 5%r-蒸发潜热,J/kg, 取 100 0C 常压下水的 r=2650J/kgQ 蒸发=5% 200 265J11.2.4 向周围介质辐射和对流的热量损失Q 介= nF(T壁 -T空 气 ) (J)可倾式夹层锅42nF-锅体外表面积, 2m, 222 57.1)0(14.3)(41mdFn 壁T-锅体外壁温度,k,有绝热层时取 313:323k,取 T 壁 30K空 气 -周围空气的平均温度,K,取 KCkT2930273空 气-对流辐射的给热系数,W/( m,);(是一个综合系数,包括 ).辐 射流 和 JQkw10.9)230(4.657.1)/(.908. 2介 空 气壁11.2.5 因设备不密闭而泄漏的热量损失 泄 漏Q泄 漏 =( 介蒸 发机 械物 料 Q)/(100-a), =(8.4 10.92658.104)/(100-20)=1407.80Ja-漏损系数，开口预置槽式夹层锅 a=20-25,取 a=20JQ126480.471.926508.140.8 泄 漏介蒸 发机 械物 料总11.2.6 蒸汽消耗量D= )/(ik总i-加热蒸汽的热焓 ,;取 0.3Mpa 下 200 C0的水蒸汽 i=2850J/kgik-加热蒸汽冷凝水的热焓,J/kgki= KTC-冷凝水比热 ,可取水的比热 4.2/kJkgk-冷凝水温度 ,近似取加热蒸汽温度 ,k, KT=273Ki=4.2273=1146.6J/kgD= hkg/12.6.428501可倾式夹层锅4312 锅体隔热层隔热层用高温粘接剂粘贴在夹层锅外层壁体的内壁隔热层外部从里向外依次涂有防水胶膜和防水漆膜,中间是保温材料,从而减少热量向空气扩散,节约能源,缩短工作周可倾式夹层锅44期改善操作者作业条件,保证安全.保温材料最里面的是石棉,再一层是钢丝网,再一层耐火水泥,珍珠岩及石棉丝拌和的材料;再一层纱布,再一层高温漆参考文献1、唐明松主编 简明机械设计手册 上海科学技术大学出版社 2000年2、刘鸿文主编 材料力学 高等教育出版社 2000年3、杨明忠、朱家诚主编 机械设计 武汉理工大学出版社 2001可倾式夹层锅45年4、于永泗,齐民主编 机械工程材料 大连理工大学出版社 2003 年5、濮良贵、纪名刚 机械设计 高等教育出版社 2006年毕业设计总结总的图纸量共约.3750；该设计结构简单，易操作；可倾式夹层锅46实地去工厂参观的重要性；知识积累和工具书的重要性；掌握设计软件（如 AutoCAD proe 等） ；独立思考和解快问题是关键；对指导和帮助我的老师和同学,致以我最真诚的敬意和衷心的感谢！设计流程：1、通过图书馆、上网查找产品的相关介绍和图片2、了解掌握涉及到的相关知识点3、进行受力分析和尺寸计算等相关设计，并画出相关草图或结构图4、用 proe 按照相关草图或结构图制作三维立体图，以便发现尺寸配合问题，并改正，重新进行受力分析和尺寸计算5、用 proe 导出 CAD 图，或单独画出 CAD 图，制作电子文档并打印