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1、粘接蒸发器机构设计摘要 本论文主要对管板式蒸发器热压粘结机的设计进行了阐述，管板式蒸发器包括了蒸发板以及板上的蒸发管。以前蒸发器制作多用吹胀法，但粘复合板的结合部易产生泄漏，而且管壁很薄，易损伤，因而考虑采用粘结法制造蒸发器。此外，在热压粘接后，为了避免因自然冷却产生变形失真，故增加冷却工序以使粘接部位在受压条件下快速冷却。因此，设计的热压粘结机应该具有加热、加压、定时和快速冷却的功能。该设计的主要内容是压力机、加热器、模具、传动系统、控制系统等几方面。关键词： 蒸发器 加热 加压 定时 快速冷却The Design of Boding Evaporators structureAbstrac
2、t:This thesis mainly to introduce the design of a tube plate bonding evaporator machine, the tube boding evaporator includes evaporation tube plate and evaporating pipe. It usually producing evaporator by the way of blowing , but the integration of the viscose composite board is easy to leak, and th
3、e wall of the tube is very thin, easy to be damaged, so I consider to make the evaporator by the way of boding. In addition, in order to avoid the deformation because of the natural cooling after thermal bonding, thus increase the cooling process to make the bonding parts cooling fast under the pres
4、sure . Therefore, the design of compression bonding machine should posses the function of heating, pressuring, timing and rapid cooling .The main content of this design is the press machine, heaters, mold, drive system, control system.Keyword:evaporator heating pressing timing rapid coolingI目录第1章 前言
5、11.1蒸发器的概况11.2蒸发器的发展趋势11.3产品性能及工艺性能2第2章 选定结构方案22.1设计要求及分析42.2总体方案的分析42.3分析拟定机构设计方案5第3章 各重要零部件的设计63.1压力机的设计63.1.1压力机油缸的设计63.1.2气缸螺栓组的结构设计73.1.3气缸盖压紧螺栓的设计113.2模具的设计123.3定位板的设计133.3.1 圆柱螺旋扭转弹簧的设计143.4加热装置的设计16第4章 传动机构的设计194.1螺旋传动设计204.2 皮带传动设计214.3液压传动的设计23第5章 控制系统的设计25结论26致谢27参考文献28第1章 前言1.1蒸发器的概况蒸发器是
6、制冷四大件中最重要的部件之一，低温的冷凝“液”体通过蒸发器，与外界的空气进行热交换，“气”化吸热，达到制冷的效果。蒸发器可分为循环型和膜式两大类，在工业生产中具有非常重要的作用。从人类长期的工业发展史来看,蒸发作业具有非常久远的历史,按不同的方式可分为自然蒸发、沸腾蒸发、常压蒸发、减压蒸发、加压蒸发等，但蒸发装置的发展却极为缓慢。不过随着现代工业的快速发展,对于蒸发装置的改进和完善一直在进行着,蒸发技术得到了很大的提高。管板式蒸发器就是在近代工业发展过程中出现并逐步发展起来的。在1928年，世界上诞生了第一台板式蒸发器。它的传热板片采用的是浇铸成型的金属板块,应用于果酱的浓缩工作。在闪蒸蒸发工
7、艺中应用了该种管板式蒸发器,其传热面积可随意增加或减小,使得长期困挠人们的问题得到了解决,而且因该装置的占地面积小、高度低而深受用户的欢迎。但是后来人们发现该种蒸发器由于流体流速过快会消耗太大的动力,而且对于热敏性物料的处理也存在不足。这使得管板式蒸发器的发展在此后的很长一段时间里停滞不前。世界上有关的专家、学者一直到了二战结束后才又重新开始了对管板式蒸发器的研究。主要包括：蒸发器板片的改进,蒸汽角孔的增大,减少阻力以便于蒸汽顺利通过,适当增加板间距以减少压力降等。171.2蒸发器的发展趋势 近年来在能源价格不断上涨、环保要求越来越严格的背景下，节能设备的需求量越来越大。管板式蒸发器作为一种新
8、型的节能蒸发设备,在食品、冶金、空调、造纸、化工及海水淡化等行业得到了广泛的应用。7 它有以下几个发展方向：a、在采矿、冶金业的应用中。板式蒸发器向着较低的蒸汽消耗，高生产率的方向发展。b、在食品加工中板式蒸发器朝着降低蒸发量、蒸发温度,减少蒸发时间,降低能耗,便于操作、维修的方向发展。c、随着社会的发展和人们生活水平的提高,空调用电量正在急剧增加,也引起了用电紧张的问题。在水资源短缺、能源日益紧张的情况下,板式蒸发器以其具有体积小、传热系数高等特点将在空调制冷中得到越来越广泛的应用。1d、我国的离子膜烧碱技术在近些年有了很大的发展,而且高浓度离子膜烧碱的市场需求量也在不断增长,其生产规模在不
9、断扩大,故板式蒸发器在化工中的应用也将越来越广泛。1e、在造纸业中，造纸厂的碱回收锅炉系统中也包含了蒸发设备,起到对黑液进行蒸发浓缩的作用。这些设备也大量采用板式蒸发器。1 在环境急剧恶化而人们对环境要求越来越高的冲突下，板式蒸发器作为一种新型的节能节水设备,它必将会在各领域得到更为广泛的应用。它也将朝着更加节能环保高效的方向发展。1.3产品性能及工艺性能 由于管板式蒸发器是一种新型的蒸发设备，目前生产此蒸发器的厂家并不多，而且各厂家为了增强自己产品的竞争力，一直对其核心技术进行保密以保证自身的利益，所以管板式蒸发器的生产存在标准不一、各生产单位合作不紧密的问题。还有以前的蒸发器制作大多用吹胀
10、法进行制造，虽然制造方法和热交换性能都较为理想，但粘复合板的结合部易产生泄漏，而且管壁很薄，易损伤等降低蒸发器使用寿命的问题。此外，在热压粘接后，如果采用自然冷却的办法，会产生的变形，影响蒸发器的使用性能，严重的甚至会导致蒸发器无法正常使用。结垢和安全问题也一直是困扰管板蒸发器发展的重要因素。因而采用粘接发制造蒸发器来避免上述弊端。可以将制冷剂流通管设计成扁圆形来提高它的粘接强度以及传热效率，因为扁平面面积大利于粘接且传热多。铝板涂上一层耐久性丙烯涂料并经盐酸处理后可作为冻结室的内壁，在板和管的粘接面以及电加热丝上涂上聚氯乙烯树脂后，粘接强度和耐久性都得到了提高，还可防止化学腐蚀。1第2章 选
11、定结构方案 对于机械结构的设计主要是根据设计方案及原理将概念化的东西转化为设计图、三维模型等，直观地表达出所要设计的机构的外形尺寸及功能等。并确定结构的材料，加工工艺，尺寸精度、公差、强度、刚度等技术要求。以使所设计的机构达到预期的功能要求。表2-1 机械结构的设计要求内容强 度要 求所设计的机械结构应当具有足够的强度，以保证能够安全可靠的工作，并达到相应的功能要求。可以通过采用强度高的材料、保证零件具有足够的截面尺寸、采用热处理和化学热处理方法提高材料的力学性能、设计合理的零件截面形状、提高运动零件的制造精度，降低动载荷、合理配置机器中各零件的相互位置等方式来提高机构的强度。2刚 度要 求机
12、械零件在工作过程中会产生变形，其变形应当控制在一定的范围内过大的变形会影响机器正常的工作性能，甚至使机器停止工作。可以通过合理设计零件的外形、增大零件的截面尺寸或截面惯性矩、采用多支点结构、增大零件间的贴合面、采用精加工以降低表面不平度等方式来提高机器的刚度。结构工艺性要求零件具有良好的工艺性，能使在特定的生产条件下方便经济地生产出符合要求的零件，其工艺性应当从毛坯的制造、机械加工的过程以及装配等环节进行考虑。工艺性是和机器生产批量大小及具体的生产条件息息相关的，可以通过熟悉当前的生产水平及条件来改善零件的工艺性，从而可以快速经济高效地生产相应的产品。2寿 命要 求由于材料的疲劳、腐蚀以及相对
13、运动零件表面的磨损，这使得零件有一定的寿命。对于设计的机器应当具有一定的寿命，可以通过减小应力集中、合理设计零件尺寸、对零件进行发蓝等处理以提高它们的寿命。经济性要求对于机械零件的设计，应力求耗费最少，这些耗费包括：材料、人工等的耗费。可以通过采用轻型的零件结构，以降低材料消耗；采用少余量或无余量的毛坯或简化零件结构，以减少加工时间；提高零件加工的工艺性；对于非重要部件采用廉价材料代替贵重材料；采用标准化的零部件等方式来降低成本。2质量小的要 求对于大部分零件来说，都应当尽量减小其质量，它既可以减少材料的使用，又可以使运动的零件减小惯性，改善机器的动力性能，减小作用于构件上的载荷。可以通过采用
14、缓冲装置来降低零件上所受的冲击载荷、采用安全装置来限制作用在主要零件上的最大载荷、采用与载荷方向相反的预载荷来降低零件上的工作载荷、采用强重比高的材料等方式来减小质量。2可靠性要求对于一台机器，应该使其工作具有可靠性，这样才能发挥其使用性能。对于巨大多数的机械来说，失效的发生具有随机性，不可预知，这是由于零件所受的载荷、环境温度等不可能是恒定的，它们都是随机变化的，零件本身的物理及机械性能也是随机变化的。我们可以通过大量的实验以及概率统计的方法找出规律，判断机器的可靠性。2.1设计要求及分析根据要求年产蒸发器10万台，每班7小时，每天两班制，按照每年300天计算生产率为：生产率=100000/
15、(30027)=23.8(台/h)完成一台的时间：t=60/23.8=2min30s经计算分析可知，要在2分30秒钟内完成加热、加压、冷却等工艺过程有很大的难度，故计划生产5台热压粘接机，就可以将每件蒸发器的加工时间延长至6分15秒。 影响粘接质量的因素主要有压力、时间、温度，试验表明当施加的压力达到3kg/cm2以上时获得的粘接效果较好，但是考虑到铝管在20kg/cm2的压力下将会发生变形，故将压力的范围确定为5kg/cm2之内。当加热温度大于220时将影响电热丝的涂料层和绝缘层，所以将加热温度选在170185的范围内。加热粘接后若采用自然冷却的方法将会产生冷却变形，为了减小变形，在粘接后增加冷却工序，这样就可使粘接部位在受压的状况下快速冷却。2.2总体方案的分析 考虑到热压粘结机的设计必须要有加热、加压、定时和快速冷却的功能。为了满足上述功能要求，制定以下方案：蒸发器的粘结胶：选用HM-2热熔胶薄膜（成分：松香脂、防老剂、乙烯醋酸乙烯共聚脂)；性能：剥离强度2kg/2.5cm、抗剪强度30kg/cm2；施工工艺条件：要对粘接的金
