【正文】 3）驅(qū)動電動機的功率計算 在泵的規(guī)格表中，一般同時給出額定工況（額定壓力、轉(zhuǎn)速、排量或流量）下泵的驅(qū)動功率，可按此直接選擇電動機；也可按液壓泵的實際使用情況，用公式計算其：其 pNNQPP ??60? (kW) 式中 ψ — 轉(zhuǎn)換系數(shù)，一般液壓泵，恒功率變量液壓泵， ψ ＝ ； PN— 液壓泵的額定壓力 MPa， PN＝ ； QN— 液壓泵的額定流量， L/min， QN＝ L/min； 臨沂大學本科專業(yè)職業(yè)生涯設計 34 η p— 液壓泵的總效率，由手冊查得，取 η p＝ ； 則 pNNQPP ??60? ＝ ??? ＝ (kW) 4）油箱容積的計算 液壓系統(tǒng)的散熱主要依靠，油箱越大，散熱越快，但占地面積也越大；油箱小，則油溫較高。 4）執(zhí)行元件流量和流速的確定 根據(jù)外嚙合齒輪泵的性能參數(shù)，確定額定流量： nVq ?? 式中 V＝ ； n＝ 1450r/min； 代入上式中可得： nVq ?? ＝ 106 1450r/min＝ 。 為了保證系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)和泵的使用壽命 ，一般在固定設備系統(tǒng)中，正常工作壓力為泵的額定工作壓力的 80%左右。即作用在液壓缸上的外負載為： sfbfgmw FFFFFFF ?????? 而所設計的升降系統(tǒng)，只把爐體上下勻速運動，因此，所設計的外負載可看作為： 重力負載 Fg、背壓負載 Fb、液壓缸自身的密封阻力 Fsf。 （ 4）輔助元件：上述三個組成部分以外的其他元件，如管道、管接頭、油箱、濾油 器等為輔助元件。 （ 1）液壓泵（動力元件）：是將原動機所輸出的機械能轉(zhuǎn)換成液體壓力能的元件，臨沂大學本科專業(yè)職業(yè)生涯設計 31 其作用是向液壓系統(tǒng)提供壓力油，液壓泵是液壓系統(tǒng)的心臟。 （ 5）液壓傳動出故障時不易找出原因；使用和維修要求有較高的技術水平。如果處理不當，泄漏不僅污染場地，而且還可能引起火災和爆炸事故。例如同功率液壓 馬達的重量約只有電動機的 1/6 左右?？梢娝恼婵帐抑恍枰?1小時就能達到 。 1）確定真空室中保持 1 103 托的工作壓強所需要的真空系統(tǒng)的有效抽速 S 有公式 S＝PgQ 可得 其中， Q＝ Q1＋ Q2＋ Q3（ Q2為真空室表面出氣量，暫選不銹鋼 1小時后的出氣量） Q1＝ 110 2托 升 /秒； Q3＝ 510 3托 升 /秒； Q2＝ 10 7 托升 /秒 厘米 2 24450＝ 103托 升 /秒； 所以 Q＝ Q1＋ Q2＋ Q3＝ 110 2＋ 10 3＋ 510 3＝ 10 2托 升 /秒； 臨沂大學本科專業(yè)職業(yè)生涯設計 29 將 Q值代入公式中得： S＝PgQ＝32101 ?? ＝ （升 /秒） 但為了可靠起見可根據(jù)設備具體情況適當增大，我們鉆增大 20%，那么實際要求的有效抽速 S 應該為 23（升 /秒）。 臨沂大學本科專業(yè)職業(yè)生涯設計 28 圖 31 真空系統(tǒng)原理圖 1）計算主泵的有效抽速 根據(jù)真空室要求的工作壓強 Pg，真空室的 總氣體量 Q，計算泵的有效抽速： S＝PgQ （升 /秒） 式中 Q為真空室的總氣體量（托 升 /秒）， Q通常有三部分組成，即 Q＝ Q1＋ Q2＋ Q3 （托 升 /秒） 之中 Q1 — 真空室總做過程中產(chǎn)生的氣體量； Q2 — 真空室及真空元件的放棄量； Q3 — 真空室的總漏氣量。因而，粗真空、低真空情況下計算抽氣時間時一般不需要考慮出氣的影響。用于后者時，需使用該泵的氣鎮(zhèn)裝置。 油封式機械真空泵按照結(jié)構(gòu)型式可分為定片式和旋片式。真空室的工作壓力一定要保證在主泵最佳抽速壓力范圍內(nèi)，所需要的主泵抽速由工藝生產(chǎn)中放出的氣量、系統(tǒng)漏氣量及所需要的工作壓力來確定。 ② 根據(jù)真空室進行工藝生產(chǎn)（或試驗）時所需要的工作壓力選主泵。 設所選擇的密封圈 d＝ 10mm， H＝ 7mm， 可得 β ＝ dH ＝ 107 ＝ 則 B＝ (－ β ) d＝ （ － ） 10＝ （ mm） ② “ O”形圈壓縮到一定高度時所需要的密封力 “ O”形圈壓縮到一定高速時所需要的密封力 F，可用下式計算： DEdfF ???? ? (N) 之中 d— “ O”形圈截面直徑，取 d＝ 10mm； D— “ O”形圈內(nèi)徑，取 D＝ 10mm E— 楊氏系數(shù)，與橡膠的硬度有關，由（真空設計手冊）表 64得，氟橡膠的硬度為 83Psi，由此資料 [16]中圖 67可得， E＝ 125（公斤 /厘米 2） ； f— 壓力系數(shù)，它是高度系數(shù)的函數(shù)，由資料 [16]中圖 68 得， f＝ 以上可得： DEdfF ???? ? ＝ 10 10 125＝ (KN) ③ “ O”形圈壓縮到一定高度時需要的比壓力 密封的比壓力 σ 是指和法蘭相接觸的“ O”形圈壓縮處的單位面積上所受的力，當＜ β ＜ ： σ ＝ （ － β ） E＝ (－ )125＝ 44（公斤 /厘米 2） 泵的選擇及計算 泵的設計要求 設計一套使用方便而又可靠的真空系統(tǒng)，選取主泵是個關鍵問題。 ① “ O”形圈接觸面寬度 “ O”形圈受壓后可以自由向兩側(cè)伸展。密封槽寬度是密封槽設計中另一重要參數(shù)。 ① 密封槽深度。長期去氣溫度達 250℃，短期去氣溫度可達 300℃。 臨沂大學本科專業(yè)職業(yè)生涯設計 25 （ 2）氟橡膠的特性 氟橡膠的真空性能比其他橡膠好。因此，橡膠都有一定的使用溫度范圍。 密封法蘭的槽溝容積如果小于橡膠密封圈的體積，兩個法蘭表面就壓不到一起。在某一方向上受壓就在另一方向上伸長，總體積幾乎不變。 根據(jù)所設計的保溫爐的要求，選擇靜密封來確定密封系統(tǒng)。臨沂大學本科專業(yè)職業(yè)生涯設計 24 超高真空系統(tǒng)應用與宇宙航行、熱核反應、薄膜、表面和等離子體物理、表面化學、超導技術、宇宙環(huán)境模擬等 [17][18]。中真空系統(tǒng)也用于真空蒸餾及精餾、真空干燥、冷凍干燥、真空浸漬、真空絕熱、真空燒結(jié)、真空釬焊、低壓風潤、激光及電光源器件、真空退火等等。 真空熱處理爐的真空系統(tǒng)，一般由真空泵、真空閥門、真空測量儀表、電極系統(tǒng)、管道等部分組成。 真空系統(tǒng)的組成 真空室是真空設備的主要部件之一。爐體的工作溫度在 600℃左右，且爐體進行保溫；底盤未進行保溫且爐體所需的設備都設置在底盤的下部，爐體的熱脹冷縮對底盤有一定的影響，從而降低了保溫爐的壽命，因此，底盤有一定的厚度且要進行水冷，降低底盤的溫度。 （ 5） 層與層間的距離，層間距一般應盡量小，以減少爐子的結(jié)構(gòu)尺寸，但應防止各層間不致因熱應力變形二相互接觸，一般按隔熱板大小選用，間距為 5～ 10mm。 （ 3） 材料厚度，在工作條件允許的情況下，隔熱板應盡量薄些，一般中、小型爐為 ～ ，大型爐為 ～ 。 （ 4） 混合毯隔熱板 混合毯隔熱板內(nèi)層通常為石墨毯，外層為硅酸鋁纖維毯，這種隔熱板結(jié)構(gòu)簡單，加工制造容易，晚裝維修方便，因此油淬真空爐都采用這種結(jié)構(gòu)。但采 用這種結(jié)構(gòu)的爐子其真空度不可能很高，因此，常適用于真空回火爐、氣冷真空爐、真空燒結(jié)爐中。全金屬隔熱板的熱容量和熱慣性都小，可快速加熱和冷卻，且除氣容易。 隔熱板內(nèi)部結(jié)構(gòu)尺寸決定于處理工件的形狀、尺寸和爐子生產(chǎn)率，并要保證有良好的加熱效果、爐溫均勻度和便于檢修及裝出料操作。從而加快了工件的冷卻速度。相析出，降低了離子滲氮后零件的力學性能。如水冷式的離子滲氮爐采取在爐筒夾層內(nèi)通水冷卻的方式。 臨沂大學本科專業(yè)職業(yè)生涯設計 19 所設計的觀察窗為帶有冷卻水的且可拆卸的觀察窗結(jié)構(gòu)比較簡單，裝拆卸、維修也比較方便，主要是帶有冷卻系統(tǒng)，可降低觀察玻璃的溫度。 ② 水冷觀察 窗 帶有冷卻水的觀察窗的冷卻效果較好，降低了觀察窗的溫度，拆卸維修也比較方便；但也存在缺點，該觀察窗上帶有兩個玻璃窗，且中間隔有間隙，在冷卻的過程中水汽在兩玻璃片的中間模糊了觀察爐內(nèi)的效果，這樣以來對觀察窗要經(jīng)常進行擦洗，增大了工人的勞動強度。石英玻璃用在高溫爐上，為了預防橡膠密封圈過熱，法蘭要用水冷卻。前者用于高真空和低真空，后者用于超高真空系統(tǒng)。 K（ 400℃）； t0— 爐內(nèi)壁的工作溫度，設工作溫度為 600℃，到爐內(nèi)壁的共組溫度為 550℃； t1— 空氣層的外表面溫度（即保溫材料的內(nèi)壁溫度，取 400℃）； t2— 保溫材料的外壁溫度，取 50℃； d0— 為爐的外徑，取 610mm； d1— 為空氣層的外徑，取 630mm； d2— 為保溫層的外徑； 上述可得保溫層的壁厚為： ? ?610630ln ?＝ ? ?630ln2d? 解得 d2＝ 得出保溫層的壁厚為 d＝（ － 630）247。 爐內(nèi)的傳熱為二維穩(wěn)態(tài)傳熱，即四周傳熱的熱量都是相等。要求爐外壁的溫度需要與常溫下的溫度接近，即 20℃ 左右。在本次設計中我們采用了 硅酸鋁耐火 纖維 ，其性能見表 21。 封頭外形及厚度的確定 橢圓形封頭厚度計算 因0100SL ＝ 600100100? ≤ ,所以外壓凸形封頭按內(nèi)壓封頭公式計算，但須將實際壓力乘以 ，如圖（ 24）其公式為： 橢圓形封頭： S＝ ? ?BBB hDPPD 24 ???? ＋ C [mm] (24) 式中 S— 封頭計算壁厚 [mm]。除橢圓形以外，還有碟形封頭及無折邊球形封頭。 因所設計爐時單面被腐蝕，則 C2=1mm； C3— 封頭沖壓時的拉伸減薄量 [mm] ， 在一般情況下， C3取計算厚度的 10%，并且不大于 4mm，對于需要加熱工手工敲打的封頭，根據(jù)加工具體情況， 考慮增加由于氧化及拉伸所減薄的厚度 ，并在圖紙上注明，對于圓筒體等不經(jīng)沖壓的元件， C3=0。 圓筒形殼體的計算： 按計算公式確定外壓圓筒形殼體壁厚 根據(jù)設計要求，所設計的 筒體的內(nèi)徑 DB= 600mm，內(nèi)徑高 HB= 1000mm。 筒體外形及厚度的確定 大多數(shù)真空室的殼體都是圓筒形的，原因是制造容易而強度好。 (4) 具有多功能：可用于氮化、滲硫、軟氮化加氧化和 PCVD 等處理。為了使處理后的工件在冷卻過程中加快冷卻速度，在保溫層和反應室外壁之間有水冷或風冷通道。 我國于 1967 年開始試用離 子滲氮， 1971 年后，一些科研單位、大專院校和工廠先后投人人力物力，開展離子滲氮方面的研究和應用。 臨沂大學本科專業(yè)職業(yè)生涯設計 10 脈沖電源的發(fā)展，解決了帶有小孔、窄縫的零件的離子滲氮的困難。為了防止某些金屬蒸鍍到玻璃片上，可裝設擋片或擦拭片 [12]。在不可拆連接中，用無氧高導銅和玻璃的不匹配封接或者使用可伐與玻璃的匹配封接，兩者都能承受 300～ 450℃高溫烘烤。其他測溫方法都應與埋偶測溫進行比較 ，以確定其測溫精度。離子滲氮的陰極輸電裝置也可將引入加熱室的部分采用非金屬耐熱制品，它既支承爐床，又作為電流傳導的陰極輸電柱，常用優(yōu)質(zhì)高強度石墨制作，其防止弧光放電的護隙結(jié)構(gòu)與金屬陰極類似。隔熱屏內(nèi)壁應平整光滑。熱壁爐有利于提高爐內(nèi)溫度均勻度和減少處理開始期的“打弧”。在離子熱擴滲中，欲滲元素的離子的產(chǎn)生和運動都又低真空中氣體輝光放電的產(chǎn)生條件和輝光區(qū)的特點決定，因此有必要了解輝光放電的基本特性 [6]。 離子轟擊熱處理是至于低壓容器內(nèi)的工件，在輝光放電的作用下，帶電離子轟擊工件表面，使其溫度升高，實現(xiàn)所需源 自滲擴進入工件表層的一張化學熱處理方法。化學熱處理的分類放大較多，可根據(jù)工件的工作條件和對性能的要求，選用相應的工藝處理方法?；瘜W熱處理的驅(qū)動力是濃度梯度。 關鍵詞： 保溫式；離子熱處理爐；結(jié)構(gòu)設計 臨沂大學本科專業(yè)職業(yè)生涯設計 5 Abstract Plasma nitrogen seepage rate is faster, easier to control layer anizations, brittle deformation and small, nonpollution and other advantages, the plasma nit riding treatment of spare parts, its surface hardness, abrasion resistance, and fatigue and corrosion resistance and have A greater increase. Because plasma nit riding parts of the thermal and general access to traditional heating methods, relying on ion bombardment heating the surface, the work requirements of the furnace t