化工机械讲课教案

化工机械与设备

第一篇机械基础

第一章识图的基本知识

第一节国家标准《机械制图的》基本规定

图样：工程技术上根据投影原理、标准或有关规定，表示工程对象并附必要的技术说明的图。

图样的作用：在现代化机器制造过程中的重要文件之一，用来指导生产或技术交流，起到工程语言的作用，图样必须有统一的规定。

一、图纸幅面尺寸

二、比例

三、图线及画法

第二节三面视图

一、投影的基本原理

什么投影法？投影线通过物体，向选定的面投射，并在该面上得到投影的方法。

投影面：投影法中，得到投影的面。

投影：根据投影法得到的图形（举例）

二、正投影法即视图

正投影法：在平行投影中，当投影线垂直于投影面时称为正投影法。

视图：用正投影法所绘制出物体的图形称为视图。

三、直线段和平面形的投影特性

直线段投影

平面形的投影

四、三视图

1、三视图的形成

主视图定义

俯视图定义

左视图定义

2、三视图间的关系

五、基本体与组合体的三视图

六、组合体视图的识读

读图必须反复实践，增加形象积累，才能提高空间想象能力，同时，提高投影分析能力。

1.读图的思维基础

2.读图的基本要领

⑴几个视图联系起来看；

⑵区分形体之间的相互位置如：前、后、左、右等；

⑶读图过程要把想象的形体反复与所给视图对照。

3.组合体视图的读图方法

（1）形体分析法看图的最主要方法关键在于掌握分解复杂图形的方法，将复杂分解成简单。再通过简单图形识读，加以综合，达到较快看懂复杂图形的目的。

看图步骤；

①抓住特征部分

②对准投影想形状依据“三等规律”

“三等规律”即：左视图与俯视图中相应投影长度相等；

主视图中和左视图中的相应投影高度相等；

俯视图中和左视图中相应投影宽度相等

③综合起来想整体

（2）线、面分析法

应用投影规律，把物体表面分解为线、面等几何要素，通过识别这些要素的空间位置、形状进而想象出物体形状。

第三节基本视图和辅助视图

一、基本视图

基本视图的定义：国家标准《机械制图》图样画法中规定用正六面体的六个面作为基本投影面，机件的图形按正投影法绘制，并采用第一投影法（被画机件的位置在观察者与投影面之间）物体向六个投影面投影所的点的六个视图称为基本视图

第一角投影法：被画机件的位置在观察者与投影面之间。

二、辅助视图

1.局部视图定义：将机件的某一部分向基本投影面投射所得到的视图。

2.斜视图定义：机件向不平行任何基本投影面的平面投射所得到的视图。

3.旋转视图定义：机件具有倾斜结构时，假想仅将机件的倾斜部分旋转到

某一选定的基本投影面平行后，再向该投影面投射所得到的视图。

第四节剖视图

剖视图的作用：

一、剖视图的概念

二、剖视图的种类

1.全剖视图：用剖切平面完全地剖开机件所得到的视图。

2.半剖视图：当机件具有对称平面时，在垂直于对称平面的投影上所

得到的图形，可以对称中心线为界，一半画成剖视，另一半画成视

图的这种剖视图称为半剖视图。

3.局部剖视图：用剖切平面局部地剖开机件所得到的视图。

三、剖切位置与剖视图的标准

标注：

四、剖切面

1.单一剖切面

2.两相交的剖切面

旋转剖；

3.几个平行的剖切面

阶梯剖：

4.组合的剖切面

5.不平行于任何基本投影面的剖切面

第五节剖面图

一、剖面图的概念

二、剖面图的种类

1.移出剖面

2.重合剖面

三、剖面图的标注

第二章化工设备图

第一节化工设备图概述

化工设备图的定义：

一、化工设备的特点：（结构上的共同点）

1.壳体以回转为主；

2.尺寸大小相差悬殊；

3.有较多的开孔和管口；

4.大量采用焊接结构；

5.广泛采用标准化零部件。

二、化工设备装配图

定义：指导化工设备制造、装配、安装、检验等工作的主要图样。

包括以下几方面的内容：

三、部件装配图及零件图

部件图定义：

零件图定义：

第二节视图的表达方法

一、基本视图的配置

立式设备通常采用主、俯两个基本视图

卧式设备通常采用主、左或右视图

二、局部结构放大画法

三、结构多次旋转的画法

四、管口方位图和管口表

五、标准件与重复结构的简化画法

六、零部件序号技术特性和技术要求

化工设备图上的技术要求内容：

1.通用技术条件如：焊缝错边量筒体椭圆度；

2.焊接要求手工电弧焊氩弧焊采用焊条T427 T422 A132 等；

3.设备检验水压和气密性实验探伤检验；

4.其它要求设备在机加工、装配、安装、等。如酸洗、钝化

第三节化工设备图的阅读

一.阅读化工设备的基本要求

二、阅读化工设备的的一般方法和步骤

三、读图举例

第三章化工工艺图

化工工艺图定义：

第一节带控制点工艺流程图

工艺施工流程图定义：

绘制工艺施工流程图的要求：

一、工艺流程图的内容：

包含图形标准图例标题栏

二、设备的画法与标准

1.设备画法

2.设备的标准

3.管路的表示方法

4.管件与阀门的表示方法

5.仪表控制点的表示方法

6.带控制点工艺流程图的阅读

第二节设备布置图

设备布置图定义

一、厂房结构图简介

视图包括平面图立面图剖面图详图等几种

二、设备布置图详细了解

第三节管路布置图

定义：

一、管理布置图的内容

二、管路布置图的画法

三、管路布置图的的阅读

第四章化工设备常用材料

化工生产所需要的材料种类繁多，通常分为金属材料与非金属材料；

金属材料又有黑色金属有色金属之分，黑色金属一般指钢和生铁，有

色金属是指黑色金属以外的其它金属及其合金。

第一节金属材料及其性能

一、机械性能

1.弹性和塑性：外力去掉后能恢复原来形状的性能叫弹性。金属材料在外

力作用下，产生永久变形而不至引起破坏的性能。

2.脆性

3.刚度：金属材料在受力时抵抗弹性变形的能力。

4.强度：金属材料在外力作用下抵抗塑性变形和断裂的能力。

5.硬度：金属材料抵抗更硬的舞台压入其内的能力。

6.冲击韧性

7.疲劳强度：金属材料在多次重复或交变载荷作用下而不致引起断裂的

最大应力。

8.金属材料的蠕变和松驰

二、物理性能

金属材料的主要物理性能有密度、熔点、热膨胀性、导热性、和导向性等，机器零件的用途不同，对其物理性能的要求也有所不同

一、化学性能

金属化学性能的定义：指该材料在常温或高温条件下，抵抗氧化或腐蚀介质对其化学侵蚀的能力。

1.耐腐蚀性

2.抗氧化性

3.耐酸性

4.耐碱性

二、工艺性能

材料工艺性能的定义：

第三节金属材料简介

一、铸铁

含碳量＞2.11％的铁碳合金，工业上常用铸铁的成份范围2.5％～

4.0％含 C ，1.0％～3.0％Si,0.5 ％～1.4％Mn,0.01％～0.50％

P,0.02％～0.20％S;有时，尚含有一定量的合金元素。如：Gr Mo V Cu Al 等

铸铁的分类铸铁的性能强度塑性韧性

1.灰口铸铁

2.可锻铸铁

3.球墨铸铁

4.蠕墨铸铁

二、碳素钢（简称碳钢）

含碳量＜2％的铁碳合金

低碳钢含碳量＜0.25％，中碳钢含碳量在0.2 5％～0.60 ％高

碳钢0.60％～1.30％

1.碳钢的编号和用途

普通碳素结构钢简称“碳素钢”其S、P含量分别小于 0.055％和

0.045％

①甲类钢 A1 A2 A3………… A7 保证机械性能

②乙类钢乙1 乙2乙3………乙7 保证化学成分

③特类钢C1 C2 C2…………C7 既保证机械性能，又保证化学成分

共同点：随着钢号的增大，含碳量增加，强度硬度增高，塑性

和韧性下降。

2.优质碳素结构钢

S、P含量分别≤ 0.04％，即保证机械性能，又保证化学成分，韧

性和塑性较普通碳素钢高。

钢号中的数字表示含碳量如： 45#钢表示含碳量为0.45％

3.碳素工具钢

用途：

4.铸钢

钢材品种及规格

①钢板厚钢板δ＞4㎜

②钢管

③型钢

三、合金钢

合金钢定义:

按用途分合金结构钢合金工具钢特殊性能钢

1.合金结构钢

①普通低合金钢

②调质钢

③其它钢

2.合金工具钢

3.特殊性能钢

①不锈钢

②耐热钢

③耐磨钢

四、有色金属及其合金

1.铝及其合金

2.铜及其合金

3.轴承合金（巴氏合金）

压缩机轴瓦卷板机轴瓦易修理

第三节非金属材料及主要性能

一、塑料

塑料的特性：

常用的种类：

玻璃钢定义：玻璃纤维或玻璃纤维制品（纤维布）与热固性树脂组成的复合材料称为玻璃纤维热固性增强塑料俗称玻璃钢

玻璃钢的组成成分：玻璃纤维胶粘剂。胶粘剂中又有稀释剂稀释剂又分惰性与活性。

二、橡胶

用途：

三、不透性石墨

四、化工陶瓷

五、化工搪瓷

第四节化工设备的腐蚀及防腐

腐蚀的定义：材料在环境作用下引起的破坏或变质。

腐蚀的影响危害：

一、金属腐蚀的分类及其破坏形式

1.化学腐蚀定义、特点、分类

2.电化学腐蚀定义、分类

二、金属设备的防腐蚀措施

1.正确选用金属材料和合理设计金属结构；

2.加入缓蚀剂降低金属的腐蚀速度；

3.电化学保护法；

4.在金属表面上施用覆盖层防止金属腐蚀；

①金属覆盖层

②非金属覆盖层

5.内部衬里。

第五章机械传动

传动装置的作用：传递转矩、改变转速、驱动工作机运转。

传动方式：机械传动、流体传动、和电传动。

主动件定义：在机械传动中，输出运动和动力的零件称为主动件。

从动件定义：接受由主动件传来的运动和动力的零件称为从动件。

转速：传动零件每分钟的转数，单位是：r/min

传动比：主动轮与从动轮的转速比，用i表示，即：i=n1/n2 n1：主动轮转速；n2：从动轮的转速；i＞1 减速，i＜1 增速。

圆周速度与转速的关系：V=π×D×n/60 m/s

传递功率：

第一节带传动

一、概述

带传动定义：机械传动中常用的一种传动形式，它的主要作用是传递转矩、改变转速，是靠具有绕性的带与带轮产生摩擦来实现传动的，属于摩擦传动。

带传动种类：平行带传动三角带传动同步齿型传动。

二、传动比及其特点

1.传动比

2.带传动的特点：

带传动的应用范围；由于带传动的效率和承载能力较低，不适用大功率的传动，平行带的常用功率为20～30Kw，三角带为50～100Kw工作速度5～

25 m/s在传动比方面，平行带一般不超过3，三角带不超过7.

三、安装、使用和维护

主、从动轮中心线与轴中心线重合，两轮中心线必须平行，两带轮轮槽的对称平面必须在同一个平面。三角带在轮槽中有一个正确的位置，带轮安装在轴上不得摇晃，轴或轴端不弯曲，带轮本身经过动平衡试验。不可与油污接触，不在日光下暴晒，为运行安全，带轮必须用防护罩罩起来。

第二节链传动

一、概述

链传动的特点;由主动轮、从动轮和链条组成。工作时，通过和链轮齿和的链条把运行和转矩由主动轮传递个从动轮。传动是依靠链节与链轮轮齿

的齿和。

链传动的优点：

链传动的缺点:

传动链结构型式：有两种套筒滚子链与齿型链

二、传动比

1.链速v

2.传动比i12=n1/n2=z2/z1

三、安装、使用和维护

安装时，两链轮的回转面应在同一个铅垂平面，避免脱链和不正常磨损，保证良好润滑，低速连转动每隔20小时，润滑一次，速度高的采用浸

油或滴油连续润滑。

工作环境好，避免污物进入链条，或酸碱腐蚀，定期清洗，注意防松，

经常进行张紧调节，张紧用弹簧或螺旋。

第三节齿轮传动

一、概述

齿轮传动依靠轮齿间的啮和来传递或变换角速度及转矩。

1.齿轮传动的主要形式：

按互相啮和的两齿轮轴线的相对位置，齿轮传动分为: 圆柱齿轮圆锥齿轮齿轮、齿条

2.齿轮传动的优缺点：

同其他机械相比，优点是：

承载力高，尺寸紧凑，传动效率高；使用寿命长，可靠性高；理论上可以

保证瞬时传动比恒定；适用范围广，传递功率和圆周速度范围大。

缺点：

二、标准渐开线直齿圆柱齿轮

三、渐开线斜齿圆柱齿轮

四、直齿圆锥齿轮

五、齿轮传动的传动比

i= n1/n2 =z2/z1

六、蜗杆蜗轮传动的特点

1.蜗杆蜗轮传动的特点

优点是：转动比大，结构紧凑，传动平稳，无噪声，在一定条件下，蜗杆传动可以自锁，有完全保护自由。

缺点：摩擦发热大。效率低，成本高。

蜗杆蜗轮传动有左、右旋之分

2. 蜗杆蜗轮传动比i= n1/n2 =z2/z1

七、安装、使用、维护

安装时，各齿轮与轴的同轴度，圆柱齿轮两轴的平行度，安装完后，要进行齿面的接触检查，检查齿面是否接触均匀，运行时要进行润滑，定期对齿轮进行检查。

第四节常用联接件

一、螺纹联接

结构简单，形式多样，连接可靠，装折迅速，成本低，应用广泛。

1.常用螺纹；牙型角60度，三角形螺纹

2.螺纹联接的类型

①螺栓联接

②双头螺柱联接

③螺钉联接

3.螺纹联接的预紧和防松

①螺纹联接的预紧

②螺纹联接的防松

机械防松与摩擦力防松

二、键联接

键的作用：

键的分类：平键半圆键楔键切面键等

①平键联接

②楔键联接

③切向键

三：销联接

①普通圆柱销

②普通圆锥销

③开口销

④安全销

第六章轴

第一节轴

轴的作用：支持回转零件，使其具有确定的工作位置，其次传递运动和转矩

一、轴的分类

1.心轴

2.转轴

3.传动轴

按轴的轴线形状不同，轴可分为：曲轴与直轴两类。

二、轴的常用材料

轴的材料首先应有只够的强度，对应力集中敏感性低，其次，应满足刚度耐磨性耐腐蚀性可加工性等，同时还要考虑价格。

常用的材料有：碳钢合金钢其次球墨铸铁。

第二节轴承

轴承的作用：是机器中用来支持轴的重要组成部分，它能使轴旋转时确保其几何轴线空间位置，承受轴上的作用力，并把作用传动机器座上。

机器中所用轴承按摩擦性质分为滚动（摩擦）的轴承和滑动（摩擦）轴承两类

一、滚动轴承

1.滚动轴承的结构与分类按滚动体形状分为球轴承与滚针轴承，

2.滚动轴承的基本类型及其代号按照轴承内部结构和承受的外载荷

的不同，主要分为向心轴承推力轴承向心推力轴承三大类

3.滚动轴承的润滑与密封

滚动轴承常用的润滑方式有油润滑与脂润滑两种。

常见的油润滑方法有：

①油浴润滑

②飞溅润滑及油环润滑

③循环润滑

④喷雾润滑

⑤喷射润滑

滚动轴承的密封主要作用是：防止灰尘水分酸气和其他物质侵入轴承以及阻止润滑剂漏失。常用的密封装置分为接触式与非接触式两类。

二、滑动轴承

1.滑动轴承的特点

2.向心滑动轴承的类型及结构

3.轴瓦和轴承衬

第三节联轴器

联轴器的作用:主要用来联接轴与轴，以及传递运动与扭矩，此外，联轴器还能对两轴可能发生的位移进行补偿，具有吸收振动、缓和冲击的能力。

根据内部是否包含弹性元件，联轴器的分为：刚性联轴器与弹性联轴器

刚性联轴器的特点：

弹性联轴器的特点：

一．刚性联轴器

①套筒联轴器

②凸缘联轴器

③NJ扰性联轴器

④万向联轴器

⑤齿轮联轴器

二、弹性联轴器

①弹性圈柱销联轴器

②柱销联轴器

联轴器的选择：主要从类型和尺寸上进行考虑，一般低速的、刚性大的短轴选用固定式刚性联轴器；低速、刚性小的长轴选用可移动式刚性联轴器，传递扭矩较大的重型机械，用齿轮联轴器；对高速有振动的轴选用弹性联轴器；对轴线相交的两轴选用万向联轴器。

第二篇化工机械

第七章流体机械

第一节常用泵

一、离心泵的构造：

泵的部件主要有：叶轮副叶轮前护板后护板蜗壳轴套机封轴承箱填料箱等

二、离心泵的工作原理;

在充满液体的泵壳内，泵轴带动叶轮旋转，叶片之间的液体，随着叶轮一起旋转，在离心力的作用下，液体沿着叶片间的通道，从叶轮中心进口处被甩到叶轮周围，以很高的速度流入泵壳，液体流动蜗形通道后，由于截面逐渐扩大，大部分动能转变为静压能，于是液体以较高的压力

从压出口进入压出管，输送到所需要的场所。

离心水泵:由于液体在叶轮旋转中心产生离心力，就像转到雨伞旋转雨滴被甩出去一样。

气缚：离心泵在启动前未充满液体，则泵壳内存在空气，由于空气密度小，所产生的离心力也小，此时在吸入口出所形成的真空不足以将液体吸入泵壳；虽启动离心泵但不能输送液体，此现象叫气缚

三、主要性能参数

1.流量:单位时间内所输送的流体数量。

2.扬程：单位重量液体通过泵所获得的能量。

3.功率与效率

泵的功率分为有效功率、轴功率和原动机功率。

4.转速：指泵轴每分钟的转数。用符号n 表示，单位为r/min

对同一台泵，转速固定，产生一定的流量、扬程,并对应着一定的功率，当转速改变时，流量、扬程及轴功率都随之改变。

四、性能曲线

五、汽蚀和吸上真空高度

1. 气蚀现象：离心泵通过旋转的叶轮对液体作功，使液体能量（包括动

能和静压能）增加，在叶轮上流动的过程，液体的速度和压力是变化的。

通常离心泵叶轮入口处是压力最低的地方，如果这个地方液体的压力等于或低于在该温度下液体饱和蒸汽压力，就会有蒸汽从液体中大量逸出，形成许多蒸汽和气体混合物小气泡。这些小气泡随着液体流到高压区时。

由于气泡内为饱和气压，而气泡周围大于饱和蒸汽压，因而产生压差。