Проектирование вакуумной системы для электронно-лучевой установки Sciaky BE-691 - Производство и технологии курсовая работа

Главная

Производство и технологии
Проектирование вакуумной системы для электронно-лучевой установки Sciaky BE-691

Выбор и описание схемы вакуумной системы. Выбор насосов и определение конструктивных параметров трубопроводов. Расчет времени предварительного разряжения и откачки пушки до рабочего вакуума. Графическая проверка совместимости работы вакуумных насосов.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
В данной курсовой работе проводилось проектирование вакуумной системы для электронно-лучевой установки Sciaky BE-691.
Вакуум (от лат. - пустота) называют состояние газа или пара при давлении ниже атмосферного. Единицей измерения давления в системе СИ является 1 Па = 1 Н/м 2 , а наиболее распространенной внесистемной единицей давления - 1 мм. рт. ст. Между ними и величиной атмосферного давления существует следующая связь:
1 мм. рт. ст. = 1.3310 2 Па, и 1 атм. = 760 мм. рт. ст. = 1.0110 5 Па
Вакуумная система является неотъемлемой частью установки для сварки в вакууме. Целью расчёта вакуумных систем является выбор средств откачки (насосов предварительного и окончательного разрежения), измерительной аппаратуры, определение времени предварительного разрежения и времени достижения рабочего вакуума.
Часть I. Вакуумная система для сварочной камеры
Выбор и описание схемы вакуумной системы
Схема вакуумной системы включает в себя последовательно: 1-форвакуумный пластинчато-роторный насос; 2- двухроторный (Рудса) насос; 4-проходной клапан; 12-сварочная камера; 7- клапан-натекатель для напуска.
Размеры вакуумной камеры: 600 мм - длина, 600 мм - высота, 600 мм - ширина.
Рабочий вакуум в камере: 13 Па (1*10 -1 мм.рт.ст).
Суммарное газовыделение и натекание Q = 1·10 -1 м 3 ·Па/с.
Быстротой откачки объекта или эффективной быстротой откачки насоса называется объем газа, поступающий в единицу времени из откачиваемого объекта в трубопровод через сечение при давлении р.
Если считать, что газовыделение постоянно во времени, то можно определить необходимую эффективную быстроту откачки:
Коэффициент использования основного насоса К и1=0.78
Найдем номинальную быстроту действия основного насоса S Н1:
где Ppr 1-предельное давление для двухроторных насосов
Исходя из полученных данных проводится подбор насосов.
Выбор насосов и определение конструктивных параметров трубопроводов
При выборе вакуумных насосов для установившегося режима должно выполняться два условия:
1) быстрота действия насоса Sн должна быть больше расчетного значения;
2) предельное давление рпр насоса должно быть меньше, чем требуемое рабочее давление в объеме р, т.е. pпр < Kиp .
Предельное давление - это минимальное давление, которое устанавливается в процессе длительной откачки. Предельное давление в рабочем объеме р будет всегда выше, чем на входе насоса рпр и это связано с ограниченной проводимостью трубопровода, т.е.
Нам подходит высоковакуумный двухроторный (Рудса) насос с номинальной быстротой откачки больше расчетной НВД-200, основные характеристики которого приведены в таблице
Быстрота откачки воздуха, м3/с (л/с)
Требуемая быстрота действия форвакуумного насоса, м3/с (л/с)
Требуемая быстрота действия м 3 /с. По рекомендации производителя выбираем вакуумный пластинчато-роторный 2НВР-60Д, характеристики которого приведены в таблице
Коэффициент использования для второго насоса К и2=0.8
Из конструкторских соображений, диаметр используемого трубопровода принимаем 0.63м (63мм).
Определение проводимости трубопроводов
В первую очередь необходимо знать режим течения, для чего используются критерии Кнудсена:
Р *D < 0.02 Па*м - молекулярный режим
0.02 < Р *D < 1.33 - молекулярно-вязкостный
P *D > 1.33 Па*м - вязкостный (ламинарный)
Где Р - среднее давление в трубопроводе и D - его диаметр.
Начальное давление Р нач равно атмосферному =101325 Па, рабочее давление Р раб - 13.3 Па. Среднее давление:
Р = (101325 + 13.3)/2 = 5.067*10 4
Р * D = 5*10 4 * 0.063 = 3.192*10 3 => режим течения вязкостный
Насосы соединены напрямую по принципу конструкции АВД-50/16 и рассматривать проводимость или возможность добавления между ними затвора не имеет смысла.
Рассматриваем только проводимость трубопровода от насосов до камеры.
Проводимость участка вакуумной системы может быть выражена через проводимость отдельных элементов - клапанов, ловушек, трубопроводов - с учётом их последовательного или параллельного соединения. Если на участке вакуумной системы имеется несколько последовательно соединённых элементов, число которых равно m, то должно выполняться условие
Таблица 3 Характеристики клапана КВМ-63
Далее, определяем проводимость труб. Для участка от диффузионного насоса: L 1 = 0,88 м; D = 0,063. Ввиду одинакового диаметра рассматриваем трубы совместно. Т.к. длина трубопровода более чем в десять раз превышает его диаметр, трубопровод можно считать «длинным». Проводимость длинного трубопровода:
Где L тр ' - длина трубопровода без клапана L тр '=L тр - Н*2
Где Н = A используемого клапана = 90мм;
Тогда, зная проводимость клапана U з1 = 0,18 м 3 /с, можно рассчитать проводимость всего трубопровода.
Из этого значения, по основному уравнению вакуумной техники можно узнать эффективную скорость откачки каждого насоса
И вычислить действительный коэффициент использования
Расчет времени откачки вакуумной камеры
Время достижения требуемого давления в откачиваемом объёме определяем по формуле:
Для достижения предварительного вакуума:
S эф2 - эффективная быстрота откачки форвакуумного насоса, м 3 /с,
р 1 и р 2 - атмосферное давление и давление, необходимое для запуска основного насоса, Па.
Свободный объем вакуумной камеры и трубопроводов:
Время достижения рабочего вакуума определяется аналогично:
где р 2 и р 3 - давление, необходимое для пуска диффузионного насоса и рабочее давление в вакуумной камере, Па.
Расчет времени откачки пушки между циклами сварки
В процессе сварки, когда давление выделившихся газов достигает определённого значения пушку необходимо снова откачать. В рассматриваемом случае это давление 133 Па (1 миллиметр ртутного столба)
При таком давлении в трубопроводе образуется другой режим течения:
где Р раб - рабочее давление (13,3 Па) и Р ост - давление достигнуто в процессе очередного цикла сварки и которое требуется откачать обратно до рабочего (133 Па)
Р * D= 73.15 * 0.063 = 4.6 => режим течения вязкостный
Для откачки пользуемся насосом НВД-200
Быстрота откачки воздуха, м3/с (л/с)
Его эффективная быстрота откачки при проводимости 0.167 м 3 /с:
Объём трубопровода и камеры уже известен: м 3 .
Часть II. Вакуумная система для электронно-лучевой пушки
Выбор и описание схемы вакуумной системы
Рабочий вакуум в пушке: 13*10 -3 Па (1*10 -5 мм.рт.ст).
Суммарное газовыделение и натекание Q = 1·10 -3 м 3 ·Па/с.
Выбор насосов и определение конструктивных параметров трубопроводов
Нам подходит высоковакуумный дифузионный насос с номинальной быстротой откачки больше расчетной НВДМ-100, основные характеристики которого приведены в таблице
Быстрота откачки воздуха, м3/с (л/с)
Требуемая быстрота действия форвакуумного насоса, м3/с (л/с)
Требуемая быстрота действия форвакуумного насоса м 3 /с. Используем уже имеющиеся насосы НВД-200 и 2НВР-60Д
Определение проводимости трубопроводов
Начальное давление Р нач2 для диффузионного насоса - 35Па, рабочее давление Р раб - 1.3 * 10 -2 Па. Внутренний диаметр трубопровода D 2 =100мм. Среднее давление:
Р * D 2 = 17 * 0.1 = 1.75 => режим течения вязкостный
Длина трубопровода превышает его диаметр в восемь раз, трубопровод считается коротким.
где Uв - проводимость длинного трубопровода в вязкостном режиме, K 1 - табличное значение, зависящее от параметров трубопровода и откачиваемого газа.
Проводимость длинного трубопровода в вязкостном режиме:
где L' тр2 = L тр2 - 2Н поскольку на участке два клапана КВМ-63
Где 2Н = A*4 используемого клапана = 360мм=0.36м;
Начальное давление - 35 Па, рабочее - 1.3*10 -2
Эффективная скорость откачки диффузионного насоса
Действительный коэффициент использования
Для трубопровода от форвакуумных насосов до пушки.
Проводимость трубопровода от затвора 2ЗВЭ-100 до пушки уже известна, отдельно рассчитываем проводимость участка от форвакуумных насосов до затвора.
Р * D = 5*10 4 * 0.63 = 3*10 3 => режим течения вязкостный
Длина трубопровода превышает его диаметр более чем в десять раз, трубопровод считается длинным.
Проводимость длинного трубопровода в вязкостном режиме:
Н затвора 23ВЭ-100 - 230мм : L' тр3 = 0.8-0.23=0.57
Начальное давление - 101325 Па, рабочее - 35 Па
Проводимость клапанов U к2 =U к /2=0.18/2=0.09 м 3 /сек
Эффективные скорости откачки форвакуумных насосов
Действительный коэффициент использования
Время достижения вакуума определяем по формуле:
Объёмы, откачиваемые для достижения рабочего вакуума:
Объём трубопровода 1 (от диффузионного насоса до пушки):
0.1м - дополнительный объём создаваемый тройником
Объём трубопровода 2 (от форвакуумных насосов до трубопровода 1):
Время достижения предварительного вакуума для запуска насоса НВД-200
Время достижения предварительного вакуума для запуска насоса НВДМ-100
Суммарное время откачки до рабочего вакуума:
t 1 + t 2 +t 3 = 4.554+0.428+0.259=5.242сек
Начальное давление Р нач2 для диффузионного насоса - 35Па, рабочее давление Р раб - 1.3 * 10 -2 Па. Внутренний диаметр трубопровода D 2 =100мм. Среднее давление:
Р * D 2 = 17 * 0.1 = 1.75 => режим течения вязкостный
Графическая проверка совместимости работы вакуумных насосов
Согласование последовательно работающих насосов осуществляется:
- по выпускному давлению основного насоса;
- по диаметру соединяющего трубопровода
Проверяем совместность работы насосов графически.
С целью найденных действительных значений в системе откачки вакуумной камеры, построим графики зависимости S н1 (p), S н2 (p), S эф1 (p), S эф2 (p), S Q (p).
Точка пересечения кривых S эф1 и S Q , показанная на графике, соответствует установившемуся режиму работы первого насоса. Давление в точке пересечения равно рабочему давлению первого насоса. Аналогично по пересечению кривых S эф2 и S Q находим рабочее давление второго насоса. Так как оно меньше, чем максимальное выпускное давление первого насоса, следовательно, насосы работают совместно.
Условием запуска системы можно считать отсутствие двойного пересечения кривых S Q и S эф1 в промежутке рабочих давлений. Следовательно, система запускается.
Такую же проверку производим для режима откачки пушки.
В данной курсовой работе была проведена разработка вакуумной системы, позволяющая проводить процесс электронно-лучевой сварки при давлении 1,3·10 -2 Па с использованием установки Sciaky типа BE691, и предложена её конструкция. Проведен предварительный расчет выбранной схемы вакуумной системы, расчёт действительных значений и проверочные расчёты.
1. Вакуумная техника: справочник. / Е.С. Фролов, В.Е. Минайчев, А.Т. Александрова и др, 1992г.
2. Юрьев А.В. «Расчёт вакуумных систем» 2012г.
3. Оборудование для обработки материалов концентрированными потоками энергии: учебное пособие. / В.Н. Ластовиря, М.А. Каримбеков, А.Л. Гончаров; под ред. В.М. Качалова. - М.: Издательство МЭИ, 2006г.
4. Курс лекций «Проектирование технологического оборудования и оснастки для обработки материалов КПЭ» / Щербаков А. В. 2013г.
5. Розанов Л.Н. Вакуумная техника: Учеб. для вузов по спец. «Вакуумная техника». - 2 изд., перераб. и доп. - М.: Выс. шк. 1990г.
Проектирование и расчет вакуумной системы для отжига деталей в условиях вакуума среднего давления. Расчет стационарного газового потока. Определение конструктивных размеров трубопроводов и выбор элементов вакуумной системы. Расчет времени откачки. контрольная работа [690,1 K], добавлен 24.08.2012
Выбор вакуумной схемы установки. Средства контроля и измерения вакуума и определение их мест размещения на схеме. Расчет стационарного режима работы. Определение конструктивных размеров соединительных трубопроводов и выбор элементов вакуумной системы. курсовая работа [1,2 M], добавлен 02.02.2016
Выбор высоковакуумного и механического насосов. Выбор манометров и их расстановка на вакуумной арматуре и вакуумной камере. Расчет натеканий в вакуумной системе в различных режимах течения газов. Принцип работы течеискателя и технологии течеискания. курсовая работа [2,3 M], добавлен 14.12.2012
Расчет исходных параметров для выбора оборудования водоотливной установки. Расчет и выбор трубопроводов. Выбор насосов и схемы их соединения. Коммутационная гидравлическая схема насосной станции водоотлива. Расчет напорной характеристики внешней сети. курсовая работа [459,8 K], добавлен 18.11.2010
Стремление избавиться от вакуумных масел и других рабочих жидкостей как основная особенность развития средств вакуумной откачки на протяжении последних лет. Форвакуумные и высоковакуумные средства откачки, их сравнительная характеристика и применение. отчет по практике [1,2 M], добавлен 11.03.2015
Выбор рабочей жидкости манипулятора. Расчет мощности и подачи насосов. Определение параметров распределителя. Выбор регулирующей и направляющей гидроаппаратуры. Расчет диаметров трубопроводов, потерь давления во всасывающем трубопроводе. Выбор фильтров. курсовая работа [969,7 K], добавлен 09.06.2012
Выбор режима работы насосной станции. Определение объема и размеров бака водонапорной башни. Определение емкости безнапорных резервуаров чистой воды. Подбор насосов, построение характеристик параллельной работы насосов, трубопроводов. Электрическая часть. курсовая работа [584,6 K], добавлен 28.09.2015
Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д. PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах. Рекомендуем скачать работу .

© 2000 — 2021



Проектирование вакуумной системы для электронно-лучевой установки Sciaky BE-691 курсовая работа. Производство и технологии.
Курсовая работа по теме Анализ системы управления персоналом гостиницы 'Достук'
Курсовая работа по теме Аерокосмічний моніторинг як система оцінювання і прогнозування майбутнього стану довкілля
Почему Люди Конфликтуют Между Собой Сочинение
Курсовая По Сестринскому Делу
Реферат: Понятие, цели и задачи инновационного менеджмента. Этапы развития науки
Римское частное право
Реферат: Этика поведения должностных лиц
Автореферат На Тему Становление И Развитие Футбола На Ставрополье В Конце Хіх - Начале Ххі Вв.: Пути, Опыт, Проблемы
Реферат На Тему Вплив Валового Внутрішнього Продукту На Світові Ціни
Темы Курсовых Работ По Реабилитации
Дипломная работа по теме Организация процесса повторения в курсе геометрии 7-9 классов
Практическая Работа На Тему Социальное Время. Поведение В Конфликтной Ситуации
Реферат Соотношение Науки И Теории И
Текст Сочинения Егэ По Русскому Языку 2022
Дипломная работа по теме Организационно-управленческий анализ деятельности предприятия
Реферат Банк Втб 24
Дипломная работа по теме Влияние тревожности на успеваемость обучения младшего школьного возраста
Курсовая работа по теме Методи ознайомлення учнів з яворівським та петриківським розписом
Чем Отличается Контрольная Работа От Проверочной
Реферат по теме Роль рабства в экономическом развитии Древней Греции и Древнего Рима
Пищевая аллергия - Медицина презентация
Contemporary business culture - Культура и искусство методичка
Создание информационно-справочной подсистемы САПР конструкторско-технологического назначения. Интегральные микросхемы - Программирование, компьютеры и кибернетика дипломная работа