Детали производственного оборудования и технология изготовления

Вертикальные ресиверы чаще всего не превышают объема 10 м3. Вся прелесть таких воздухосборников заключается в экономии заводских площадей, которых зачастую так не хватает на некоторых предприятиях. Бывает так, что на предприятии установлены несколько ресиверов, а то и несколько десятков воздухосборников подключенных последовательно или параллельно. Параллельная схема расположения ресиверов хороша мощной пропускной способностью всей системы воздухосборников. Последовательное включение воздухосборников в пневмосеть отличается более низкой пропускной способностью, но при этом каждый ресивер играет роль своеобразного сепаратора, отделяю внутри себя избыточную влагу и масло, выбрасываемое компрессором в пневматическую магистраль. Внимание! Ресивер не полноценно выполнять функцию сепаратора и осушителя сжатого воздуха.

 

Любой ресивер  оснащен входными и выходными  отверстия, для притока и оттока сжатого воздуха.

Также подавляющее большинство  воздухосборников в базовой комплектации снабжается манометром, для определения давления внутри сосуда, и краном или клапаном для слива конденсата, образующегося в процессе ежедневной эксплуатации. Также, в обязательном порядке, на воздухосборниках устанавливается предохранительный клапан, осуществляющий автоматический сброс давления, при превышении заданного значения. Основные технические характеристики воздухосборника - это его объем, рабочее давление и пропускная способность. Немаловажным фактором при выборе ресивра является тот, факт, что некоторые воздухосборники необходимо регистрировать в РосГосТехНадзоре, а некоторые нет. 
Также при выборе ресивера необходимо четко знать в каком месте и при каких температурных, а может и погодных, условиях будет установлен этот сосуд. Помимо вышесказанного, необходимо учитывать, что объем ресивера должен составлять, в среднем, 30 % от производительности компрессорной установки литров в минуту. Большинство ресиверов предназначено для длительно эксплуатации, не менее двадцати лет.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 6. Типовая конструкция ресивера.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

             

3. Основные материалы для вакуумных систем.

Материалы, используемые в вакуумной  технике, в зависимости от назначения подразделяют на три группы: конструкционные, специальные и технологические. Любая вакуумная система выполняет две основные задачи: 
1) получение требуемого конечного давления в откачиваемом объекте; 
2) возможность получения требуемой эффективной быстроты откачки объекта. 
Выполнение этих задач возможно лишь при условии, если есть достаточная герметичность материалов, нет выделения газов или паров внутри вакуумной системы и сопротивление трубопровода сведено к минимуму.

С точки зрения удовлетворения этих условий и надо рассматривать  материалы для вакуумных систем. Основными материалами, применяемыми для изготовления вакуумной аппаратуры, являются обычно стекло, металл и резина. Все чаще начинают применять вместо стекла пластмассы (полиэтиленовые, полихлорвиниловые и др.) и керамические материалы (фарфор, силикат магния).

Стекло 

Стекло является нерастворимым  в воде силикатом соли кремневой  кислоты, в состав которой могут входить такие элементы, как Na, Ca, Br, Pb и др.  
Стекло выгодно отличается от других материалов своими свойствами, из которых важнейшими  
а)прозрачность; 
б)хорошие электролизующие свойства. 
в)ничтожно малое давление насыщенного пара; 
г) легкость очистки поверхности и удаления адсорбированных газов; 
д) способность легко принимать и сохранять любую нужную форму. 
Практически стекло считается газонепроницаемым, дает прочные и герметичные соединения: стекло - стекло и стекло - металл. Основные марки стекол, применяемых в вакуумной технике: С-90-1; С-89-2; С-84-4; С-49-5; С-48-8; С-39-17; кварцевое стекло.

Металл

Недостаточная прочность стекла заставляет в ряде случаев прибегать к  металлическим соединениям и  деталям, которые изготовляются  путем сварки стальных листов. Металлические отливки из-за своей пористости находят довольно ограниченное применение.

Из стального проката наибольшее применение находит малоуглеродистая конструкционная сталь марки 20. Для  изготовления вращающихся деталей, а также деталей, находящихся под нагрузкой, применяют сталь марки 45.  
Сталь Ст. 3 в основном применяется для изготовления рам, кронштейнов и других невакуумных деталей. 
Из нержавеющей стали в вакуумных установках чаще всего применяется немагнитная сталь марки Х18Н9Т и сталь марки 3X13 или 4X13.  
Для вакуумных трубопроводов обычно используют цельнотянутые и цельнокатаные трубы из углеродистой стали (ГОСТ 8732-58) или нержавеющей стали(ГОСТ9941-62).  
Из цветных металлов широкое применение находят медь марки М-1, алюминий марки АД1, дюралюминий марок Д1 и Д6 и латуни марок Л62, Л68, ЛС59-1.

 

 

 

Резина 

Благодаря своей эластичности, прочности  и газонепроницаемости резина получила весьма широкое применение в вакуумной  технике. Натуральная и синтетическая  резины имеют много общих свойств, из которых главнейшие: 
а) несжимаемость - какой бы деформации ни подвергалась резина, она сохраняет свой объем. Это свойство резины делает ее одним из самых надежных уплотняющих материалов; 
б) остаточная деформация - она тем больше, чем выше температура, при которой находилась резина во время деформации. Поэтому рабочая температура резины не должна превышать 90-125° С.

Основное применение резина находит  в качестве прокладочных материалов во фланцевых соединениях и вакуумных вентилях, а также в виде толстостенных резиновых шлангов с внутренним диаметром 3, 6, 9, 12, 15 и 30 мм и толщиной стенок, равной внутреннему диаметру. Наибольшее применение в вакуумной технике получила резина сорта 7889 и 9024. 

При проектировании и монтаже вакуумных  установок следует обратить особое внимание на уплотнение разъемных соединений, на правильный подбор вакуумной арматуры.

Прокладочный материал

Прокладочный материал, используемый для создания герметичности разъемных  соединений, должен обеспечить полное устранение течи при незначительном выделении газа из самой уплотняющей  прокладки. К прокладочным материалам предъявляются следующие основные требования:

а) герметичность, характеризуемая  количеством газов, попадающих в  вакуумный объем в единицу  времени за счет натекания путем  диффузии через материал уплотнения и десорбции газов с поверхности  уплотнителя, соприкасающейся с вакуумным объемом; 
б) термическая стойкость, определяемая предельной температурой нагрева соединения без ухудшения его плотности ниже допустимой; 
в) механическая прочность и химическая стойкость; 
г) простота изготовления и монтажа.

Если вакуумная установка работает с инертными газами или воздухом при обычных температурах, то в  качестве прокладочного материала  применяется листовая резина. Из листовой резины обычно делают прокладки наружным диаметром не более 300 мм. Прокладки диаметром более 300 мм делают из резины круглого сечения. В тех случаях, когда вакуумные установки работают с агрессивными или горячими газами, применяются прокладки из фторопласта.

Фторопластовые прокладки можно применять в любых агрессивных средах, при любых смазках, так как никакие органические растворители на прокладку из фторопласта не действуют. Прокладки из фторопласта имеют хорошие эксплуатационные свойства при температурах не выше + 150°С. При высоких температурах, порядка 400-500° С, применяются фланцевые соединения только с металлической прокладкой.

Металлические прокладки представляют собой медные, свинцовые и алюминиевые кольца.

 

Вакуумные уплотнители 

Вещества, применяемые в вакуумной  технике для повышения герметичности  различных соединений, деталей и приборов, называются вакуумными уплотнителями. Требования, предъявляемые к вакуумным уплотнителям:

а) все уплотнители должны обладать возможно меньшим давлением насыщенных паров; 
б) уплотнители должны быть температуроустойчивыми; 
в) уплотнители должны обладать определенными механическими и физическими свойствами: твердые и пластические уплотнители, не твердеющие после остывания, и лаки, не твердеющие после высыхания, должны иметь гладкую поверхность, не должны быть хрупкими и не должны давать трещины. Жидкие и вязкие уплотнители должны по возможности дольше сохранять свою первоначальную вязкость; 
г) уплотнители должны обладать способностью растворяться в соответствующих растворителях. 
Основные вакуумные уплотнители, применяемые в вакуумной технике: эмалевая краска, шеллачный лак, глип-талевый лак, пицеин, замазка Менделеева, касторовое масло. При пользовании уплотнителями необходимо предохранять их от загрязнений. Общими растворителями для всех уплотнителей применяют бензин, бензол или трихлорэтилен.

Вакуумная арматура

В вакуумных установках для разобщения отдельных участков системы, присоединения  к установке измерительных приборов и для других целей применяется  вакуумная арматура: краны, вентили, задвижки и различные запорные устройства.

В лабораторных и небольших производственных вакуумных установках, как правило, применяются стеклянные и металлические краны с притертой пробкой. Такие краны смазываются специальной полужидкой смазкой, обычно смазкой Рамзая.

При эксплуатации вакуумной установки краны следует вращать как можно реже, медленно и осторожно, чтобы сохранить смазку. Краны являются малонадежными деталями вакуумной установки, так как они часто дают течь вследствие появления рисок на поверхности шлифа. Поэтому приходится периодически разбирать их и производить притирку.

Существенным недостатком кранов является и то, что при поворотах  смазка с пробки счищается краями отверстий; излишек смазки может  изменять величину проходного сечения  отверстия.

 

В промышленных вакуумных установках часто применяются металлические вакуумные вентили и затворы.

Для трубопроводов с условным проходом до 100 мм наибольшее распространение  получили вакуумные вентили с резиновым, сильфонным или мембранным уплотнением.

 

 

 

 

Для трубопроводов  с условным проходом свыше 100 мм наиболее целесообразно применение вакуумных затворов с резиновым или сильфонным уплотнением.Такие затворы применяются для проходных сечений диаметром до 1500 мм.

С помощью затворов не только увеличивается  проходное сечение, но и значительно  сокращается время открытия и закрытия соединительного отверстия вследствие механизированного управления затвором. При высоком вакууме необходимо применять специальную вакуумную арматуру, которая обеспечивает большую герметичность и лучшую надежность в работе.

Стенки вакуумной системы должны быть абсолютно непроницаемы для  наружного воздуха. Металлы полностью  не удовлетворяют этому требованию, так как всегда имеется некоторый  весьма медленный процесс диффузии газов через металлические стенки вследствие кристаллической структуры металлов, наличия пор и трещин, особенно в литых деталях. Несмотря на это, все крупные промышленные вакуумные установки изготовляют из металла, так как они в первую очередь должны удовлетворять требованию прочности. Обычно металлические установки должны удовлетворять требованию прочности. Они работают при непрерывной откачке натекающих в систему газов. Наиболее пригодны для создания вакуумных систем малоуглеродистая и коррозионостойкая стали, медь, алюминий и различные сплавы. Чтобы уменьшить выделение газов, нужно применять антикоррозионные металлы, так как образующиеся при коррозии окислы интенсивно адсорбируют на своей поверхности газ, который затем выделяется в вакуумную систему.

Ресиверы изготовляются из листового проката стали следующих марок:

 

• углеродистой — Ст.Зсп, Ст.Зпс — группы А; ВМСт.Зсп, ВМСт.Зпс, ВКСт.Зсп, ВКСт.Зпс — группы В (ГОСТ 380—60), технические требования по ГОСТу 500—58; 15К и 20К (ГОСТ 5520—62);
• низколегированной —09Г2С (М), 10Г2С1 (МК), 16ГС(ЗН) (ГОСТ 5520—62).

Марка стали определяется в зависимости от температуры воздуха в месте установки ресивера.

Так как температура  воздуха в месте установки данного ресивера не ниже  -20 и не выше 180, то выбираем сталь марки Ст.3сп. Этот материал отвечает всем требованиям по прочностным характеристикам и выгоден по экономическим показателям.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Расчет конструкции ресивера.

Исходя из условия  объем равен 150 л, диаметр будем считать равным 458 мм. высоту 1003 мм.(исходя из размеров баллона для хранения пропана объемом 150 л).

 

4.1. Расчет обечайки корпуса ресивера.

 

 

 

D - внутренний диаметр ,

- номинальное допускаемое напряжение  ,

- коэффициент прочности шва,

С- прибавка на коррозию .

 

 

Толщину стенки будем считать равной 3мм.

 

 

 

 

, 0,8>0,7 условие выполняется.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.2. Расчет днища корпуса.

 

_{где Н- высота днища или крышки ,}

_{D-внутренний диаметр днища или крышки ,}

 

_{где  R1= ²/4H}

 

_R1=

 

 

 

 

 

 

, 1,06>0,7 условие выполняется.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.3. Расчет крышки корпуса.

 

где Н- высота днища или крышки ,

D-внутренний диаметр днища или крышки ,

 

где  R₁= ²/4H

 

R₁=

 

 

 

 

 

 

, 1,06>0,7 условие выполняется.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение.

 

В данной курсовой работе были проведены необходимые расчеты конструкции ресивера, выявлены его основные задачи в вакуум-формовочном оборудовании.

В работе также присутствует описание вакуум-формовочной техники, её классификация и принцип работы.