攪拌器畢業(yè)設(shè)計說明書

1、精心打造第一早第二早第三章 緒論攪拌可以使兩種或多種不同的物質(zhì)在彼此之中互相分散，從而達到均勻混合；也可以加速傳熱和傳質(zhì)過程在工業(yè)生產(chǎn)中，攪拌操作時從化學(xué)工業(yè)開始的，圍繞食品、纖維、造紙、石油、水處理等，作為工藝過程 的一部分而被廣泛應(yīng)用。攪拌操作分為機械攪拌與氣流攪拌。氣流攪拌是利用氣體鼓泡通過液體層，對液體產(chǎn)生攪拌作用，或使氣 泡群一密集狀態(tài)上升借所謂上升作用促進液體產(chǎn)生對流循環(huán)。與機械攪拌相比，僅氣泡的作用對液體進行 的攪拌時比較弱的，對于幾千毫帕秒以上的高粘度液體是難于使用的。但氣流攪拌無運動部件，所以在 處理腐蝕性液體，高溫高壓條件下的反應(yīng)液體的攪拌時比較便利的。在工業(yè)生產(chǎn)中，大多數(shù)

2、的攪拌操作均 系機械攪拌，以中、低壓立式鋼制容器的攪拌設(shè)備為主。攪拌設(shè)備主要由攪拌裝置、軸封和攪拌罐三大部 分組成。其結(jié)構(gòu)形式如下：（結(jié)構(gòu)圖）第一節(jié)攪拌設(shè)備在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用范圍很廣，尤其是化學(xué)工業(yè)中，很多的化工生產(chǎn)都或多或少地應(yīng)用著攪拌操作。攪拌設(shè)備在許多場合時作為反應(yīng)器來應(yīng)用的。例如在三大合成材料的生產(chǎn)中，攪拌設(shè)備作為反 應(yīng)器約占反應(yīng)器總數(shù)的 99%。攪拌設(shè)備的應(yīng)用范圍之所以這樣廣泛，還因攪拌設(shè)備操作條件（如濃度、溫 度、停留時間等）的可控范圍較廣，又能適應(yīng)多樣化的生產(chǎn)。攪拌設(shè)備的作用如下：使物料混合均勻；使氣體在液相中很好的分散；使固體粒子（如催化劑）在 液相中均勻的懸??；使不相溶的另一

3、液相均勻懸浮或充分乳化；強化相間的傳質(zhì)（如吸收等）；強化傳熱。攪拌設(shè)備在石油化工生產(chǎn)中被用于物料混合、溶解、傳熱、植被懸浮液、聚合反應(yīng)、制備催化劑等。例如 石油工業(yè)中，異種原油的混合調(diào)整和精制，汽油中添加四乙基鉛等添加物而進行混合使原料液或產(chǎn)品均勻 化?；どa(chǎn)中，制造苯乙烯、乙烯、高壓聚乙烯、聚丙烯、合成橡膠、苯胺燃料和油漆顏料等工藝過程, 都裝備著各種型式的攪拌設(shè)備。第二節(jié)攪拌物料的種類及特性攪拌物料的種類主要是指流體。在流體力學(xué)中，把流體分為牛頓型和非牛頓型。非牛頓型流體又分為賓漢 塑性流體、假塑性流體和脹塑性流體。在攪拌設(shè)備中由于攪拌器的作用，而使流體運動。第三節(jié)攪拌裝置的安裝形式攪拌

4、設(shè)備可以從不同的角度進行分類，如按工藝用途分、攪拌器結(jié)構(gòu)形式分或按攪拌裝置的安裝形式分等。一下僅就攪拌裝置的各種安裝形式進行分類說明。一、立式容器中心攪拌將攪拌裝置安裝在歷史設(shè)備筒體的中心線上，驅(qū)動方式一般為皮帶傳動和齒輪傳動，用普通電機直接聯(lián)接。一般認為功率3.7kW 下為小型，5.522kW為中型。本次設(shè)計中所采用的電機功率為18.5kW，故為中型電機。二、偏心式攪拌攪拌裝置在立式容器上偏心安裝，能防止液體在攪拌器附近產(chǎn)生“圓柱狀回轉(zhuǎn)區(qū)”，可以產(chǎn)生與加擋板時相近似的攪拌效果。攪拌中心偏離容器中心，會使液流在各店所處壓力不同，因而使液層間相對運動加強， 增加了液層間的湍動，使攪拌效果得到明顯

5、的提高。但偏心攪拌容易引起振動，一般用于小型設(shè)備上比較 適合。三、傾斜式攪拌為了防止渦流的產(chǎn)生，對簡單的圓筒形或方形敞開的立式設(shè)備，可將攪拌器用甲板或卡盤直接安裝在設(shè)備 筒體的上緣，攪拌軸封斜插入筒體內(nèi)。此種攪拌設(shè)備的攪拌器小型、輕便、結(jié)構(gòu)簡單，操作容易，應(yīng)用范圍廣。一般采用的功率為0.122kW，使用一層或兩層槳葉，轉(zhuǎn)速為 36300r/min，常用于藥品等稀釋、溶解、分散、調(diào)和及pH值的調(diào)整等。四、底攪拌攪拌裝置在設(shè)備的底部，稱為底攪拌設(shè)備。底攪拌設(shè)備的優(yōu)點是：攪拌軸短、細，無中間軸承；可用機械 密封；易維護、檢修、壽命長。底攪拌比上攪拌的軸短而細，軸的穩(wěn)定性好，既節(jié)省原料又節(jié)省加工費，

6、而且降低了安裝要求。所需的檢修空間比上攪拌小，避免了長軸吊裝工作，有利于廠房的合理排列和充分 利用。由于把笨重的減速機裝置和動力裝置安放在地面基礎(chǔ)上，從而改善了封頭的受力狀態(tài)，同時也便于 這些裝置的維護和檢修。底攪拌雖然有上述優(yōu)點，但也有缺點，突岀的問題是葉輪下部至軸封處的軸上常有固體物料粘積，時間一 長，變成小團物料，混入產(chǎn)品中影響產(chǎn)品質(zhì)量。為此需用一定量的室溫溶劑注入其間，注入速度應(yīng)大于聚 合物顆粒的沉降速度，以防止聚合物沉降結(jié)塊。另外，檢修攪拌器和軸封時，一般均需將腹內(nèi)物料排凈。五、臥式容器攪拌攪拌器安裝在臥式容器上面，殼降低設(shè)備的安裝高度，提高攪拌設(shè)備的抗震性，改進懸浮液的狀態(tài)等。可

7、用于攪拌氣液非均相系的物料，例如充氣攪拌就是采用臥式容器攪拌設(shè)備的。六、臥式雙軸攪拌攪拌器安裝在兩根平行的軸上，兩根軸上的攪拌葉輪不同，軸速也不等，這種攪拌設(shè)備主要用于高黏液體 采用臥式雙軸攪拌設(shè)備的目的是要獲得自清潔效果。七、旁入式攪拌旁入式攪拌設(shè)備是將攪拌裝置安裝在設(shè)備筒體的側(cè)壁上，所以軸封結(jié)構(gòu)是罪費腦筋的。旁入式攪拌設(shè)備，一般用于防止原油儲罐泥漿的堆積，用于重油、汽油等的石油制品的均勻攪拌，用于各 種液體的混合和防止沉降等。八、組合式攪拌有時為了提高混合效率，需要將兩種或兩種以上形式不同、轉(zhuǎn)速不同的攪拌器組合起來使用，稱為組合式 攪拌設(shè)備。第二章攪拌罐結(jié)構(gòu)設(shè)計第一節(jié)罐體的尺寸確定及結(jié)構(gòu)選

8、型（一）筒體及封頭型式選擇圓柱形筒體，采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭（二）確定內(nèi)筒體和封頭的直徑發(fā)酵罐類設(shè)備長徑比取值范圍是1.72.5，綜合考慮罐體長徑比對攪拌功率、傳熱以及物料特性的影響選取H / Di2.53根據(jù)工藝要求，裝料系數(shù)0.7，罐體全容積 V 9m，罐體公稱容積（操作時盛裝物料的容積）Vg V? 9 0.7 6.3m3。初算筒體直徑2HVDi HDi 44 DiDi4Vg3 H3 H即Dj4 6.33.14 2.5 0.71.66m圓整到公稱直徑系列，去 DN 1700mm。封頭取與內(nèi)筒體相同內(nèi)經(jīng)，封頭直邊高度h2 40mm ,（三）確定內(nèi)筒體高度 H3V v44(9 0.734)3.14

9、 1.723.64m，取 H3.7m當(dāng)DN 1700mm,h2 40mm時，查化工設(shè)備機械基礎(chǔ)表 16-6得封頭的容積v 0.734m核算H / Dj與H / Dj3.7 /1.72.18，該值處于1.7 2.5之間，故合理。VgVg6.3c ccg0.69V 22V Dj H v 1.73.70.73444該值接近0.7，故也是合理的。（四）選取夾套直徑表1夾套直徑與內(nèi)通體直徑的關(guān)系內(nèi)筒徑Dj, mm500600700180020003000夾套Dj, mmDj 50Dj 100Dj 200由表 1，取 Dj Dj 1001700 1001800mm。夾套封頭也采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形，并與夾套筒體取

10、相同直徑（六）校核傳熱面積2 2工藝要求傳熱面積為11m，查化工設(shè)備機械基礎(chǔ)表16-6得內(nèi)筒體封頭表面積 A 3.34m ,3.7 m高筒體表面積為ADj 3.7 3.14 1.7 3.7 19.75m2總傳熱面積為A 3.14 19.75 23.09 11故滿足工藝要求。第二節(jié)內(nèi)筒體及夾套的壁厚計算（一）選擇材料，確定設(shè)計壓力按照鋼制壓力容器（GB150 98）規(guī)定，決定選用0Cr18Ni9高合金鋼板，該板材在150C 一下的許用應(yīng)力由過程設(shè)備設(shè)計附表 D1查取， 103MPa，常溫屈服極限s 137MPa。計算夾套內(nèi)壓3介質(zhì)密度 1000 kg/m液柱靜壓力 gH 1000 10 3.70

11、.037MPa最高壓力Pmax 0.5MPa設(shè)計壓力 P 1.1 Pmax 0.55MPa所以 gH 0.037MPa5%P0.0275MPa故計算壓力 pc P gH 0.55 0.0370.587 MPa內(nèi)筒體和底封頭既受內(nèi)壓作用又受外壓作用，按內(nèi)壓則取PC 0.587MPa，按外壓則取Pc 0.5MPa（三）夾套筒體和夾套封頭厚度計算夾套材料選擇Q235 B熱軋鋼板，其 s 235MPa, t 113MPa夾套筒體計算壁厚 .jPCDjj 2T1 PC夾套采用雙面焊，局部探傷檢查，查過程設(shè)備設(shè)計表 4-3得 0.850.55 18005.17mm2 113 0.85 0.55查過程設(shè)備設(shè)

12、計表4-2取鋼板厚度負偏差 C10.8mm，對于不銹鋼，當(dāng)介質(zhì)的腐蝕性極微時，可取腐蝕裕量C2 0，對于碳鋼取腐蝕裕量 C2 2mm，故內(nèi)筒體厚度附加量 Ca C1 C2 0.8mm， 夾套厚度附加量Cb C1 C2 2.8mm。根據(jù)鋼板規(guī)格，取夾套筒體名義厚度nj 14mm。夾套封頭計算壁厚 k.為kj八PCD.0.55 1800“kj t5.16mmj 2 t 0.5PC 2 113 0.85 0.5 0.55取厚度附加量C 2.8mm，確定取夾套封頭壁厚與夾套筒體壁厚相同。（四）內(nèi)筒體壁厚計算按承受0.587MPa內(nèi)壓計算焊縫系數(shù)同夾套，則內(nèi)筒體計算壁厚為：PCDj2TTPc5.72mm

13、0.587 17002 103 0.85 0.587按承受0.55MPa外壓計算設(shè)內(nèi)筒體名義厚度.12mm ,則e n Ca 120.811.2mm ,內(nèi)筒體外徑D。Di2n17002 11.21722.4mm。11內(nèi)筒體計算長度LH,-h 2800(42512) 2945.7mm。j33則L / Do 1.71， Do / e 153.79，由過程設(shè)備設(shè)計圖4-6查得A 0.0004，圖4-9查得B 50MPa，此時許用外壓 P為:Be 50 11.2P e0.33MPa0.55MPaDo1722.4不滿足強度要求，再假設(shè) n 16mm，則 e n Ca 16 0.815.2mm，Do Di

14、 2 n 1700 2 15.21730.4mm，11內(nèi)筒體計算長度 L比-h2800(42516)2947mmj33則 L/ Do 1.7，Do/ e 113.84查過程設(shè)備設(shè)計圖4-6得A 0.0006,圖4-9得B 60MPa，此時許用外壓為:P B -60 15.20.562MPa0.55MPaDo 1730.4故取內(nèi)筒體壁厚 n 16mm可以滿足強度要求。（五）考慮到加工制造方便， 取封頭與夾套筒體等厚，即取封頭名義厚度 nk 16mm。按內(nèi)壓計算肯定 是滿足強度要求的，下面僅按封頭受外壓情況進行校核。封頭有效厚度e 16 0.8 15.2mm。由過程設(shè)備設(shè)計表4-5查得標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封

15、頭的形狀系數(shù)K1 0.9，則橢圓形封頭的當(dāng)量球殼內(nèi)徑 R QDi 0.9 1700 1530mm，計算系數(shù)a15 2A 0.1250.1250.001242Ri1530查過程設(shè)備設(shè)計圖4-9 得 B 110MPaP110 15.215301.090.55故封頭壁厚取16mm可以滿足穩(wěn)定性要求。（六）水壓試驗校核試驗壓力內(nèi)同試驗壓力取PtPc0.10.5870.10.687MPa夾套實驗壓力取PtPc0.10.550.10.65MPa內(nèi)壓試驗校核內(nèi)筒筒體應(yīng)力R(Diei)0.687(1700 15.2)445.6MPaTi2 ei215.2 0.85夾套筒體應(yīng)力Pr(Djej)0.65(1800

16、 11.2)61.8MPaTj2 ej211.2 0.85而 0.9 si0.9137123.3MPa0.9 sj0.9235211.5MPa故內(nèi)筒體和夾套均滿足水壓試驗時的應(yīng)力要求。外壓實驗校核由前面的計算可知，當(dāng)內(nèi)筒體厚度取16mm時，它的許用外壓為P 0.562MPa，小于夾套0.6MPa 的水壓試驗壓力，故在做夾套的壓力實驗校核時，必須在內(nèi)筒體內(nèi)保持一定壓力，以使整個試驗過程中的任意時間內(nèi)，夾套和內(nèi)同的壓力差不超過允許壓差。第三節(jié)人孔選型及開孔補強設(shè)計人孔選型選擇回轉(zhuǎn)蓋帶頸法蘭人孔，標(biāo)記為：人孔PN2.5,DN450,HG/T 21518-2005,尺寸如下表所示：密封面形式公稱壓力P

17、N（ MP）公稱直徑DNdw sdDD1H1H2b突面（RF）4.0450480 14451.668561027013757bb2ABLdo螺柱螺母螺柱總質(zhì)量（kg）數(shù)量直徑長度4146375175250242040M33 2 165245開孔補強設(shè)計最大的開孔為人孔，筒節(jié)nt 16mm，厚度附加量C 0.6mm，補強計算如下:開孔直徑 d 450 2 0.6 451.2mm圓形封頭因開孔削弱所需補強面積為：A d 2 ( ntC)(1fr)人孔材料亦為不銹鋼0Cr18Ni9，所以 fr1.0所以A 4501.587 170020 2560.3mm2 103 0.85 0.5 .587有效補強

18、區(qū)尺寸:h1,451.2 16 84.97mm未來26451.2 902.4mmmB 2d 2在有效補強區(qū)范圍內(nèi)，殼體承受內(nèi)壓所需設(shè)計厚度之外的多余金屬面積為:A (B d)( e)2( nt C)( e )(1 fr)2故 A!(B d)( e ) 451.2 (15.2 5.7) 4376.64mm可見僅A就大于A,故不需另行補強。最大開孔為人孔，而人孔不需另行補強，則其他接管均不需另行補強。 第四節(jié)攪拌器的選型（一）攪拌器選型槳徑與罐內(nèi)徑之比叫槳徑罐徑比d / D，渦輪式葉輪的d/ D 一般為0.250.5，渦輪式為快速型，快速型攪拌器一般在H 1.3D時設(shè)置多層攪拌器，且相鄰攪拌器間距

19、不小于葉輪直徑d。適應(yīng)的最高黏度為50Pa?s 左右。C 一般為槳徑的11.5倍。如果為了防攪拌器在圓形罐中心直立安裝時，渦輪式下層葉輪離罐底面的高度止底部有沉降，也可將葉輪放置低些，如離底高度C D /10 .最上層葉輪高度離液面至少要有 1.5d的深度。符號說明b 鍵槽的寬度B 攪拌器槳葉的寬度d 輪轂內(nèi)經(jīng)d 攪拌器槳葉連接螺栓孔徑d1 攪拌器緊定螺釘孔徑d2 輪轂外徑Dj 攪拌器直徑D1 攪拌器圓盤的直徑G攪拌器參考質(zhì)量h1輪轂高度h2圓盤到輪轂底部的咼度L攪拌器葉片的長度R弧葉圓盤渦輪攪拌器葉片的弧半徑M 攪拌器許用扭矩（N ?m）t 輪轂內(nèi)經(jīng)與鍵槽深度之和攪拌器槳葉的厚度1攪拌器圓盤

20、的厚度rl SllXJWCY工藝給定攪拌器為六彎葉圓盤渦輪攪拌器，其后掠角為45，圓盤渦輪攪拌器的通用尺寸為槳徑dj：槳長I :槳寬b 20:5: 4，圓盤直徑一般取槳徑的2 3，彎葉的圓弧半徑可取槳徑的-3 8查HG-T 3796.112-2005,選取攪拌器參數(shù)如下表Djdd2D1d1d155080120370M10M 1056Bh2LbtMG110120401372285.4252614.9由前面的計算可知液層深度 H 2.45m，而1.3Di 2210mm，故H 1.3Di，則設(shè)置兩層攪拌器。為防止底部有沉淀，將底層葉輪放置低些，離底層高度為425mm，上層葉輪高度離液面 2DJ的深度

21、，即1025mm。則兩個攪拌器間距為1000mm，該值大于也輪直徑，故符合要求。（二）攪拌附件擋板擋板一般是指長條形的豎向固定在罐底上板，主要是在湍流狀態(tài)時，為了消除罐中央的“圓柱狀回轉(zhuǎn)區(qū)”而增設(shè)的。罐內(nèi)徑為1700mm,選擇4塊豎式擋板，且沿罐壁周圍均勻分布地直立安裝。第三章傳動裝置選型第一節(jié)減速機選型由工藝要求可知，傳動方式為帶傳動，攪拌器轉(zhuǎn)速為220r/min，電機功率為18.5kW,查長城攪拌表3.5-3選擇減速機型號為 FPV 6減速機主要參數(shù)及尺寸如下表：第二節(jié)聯(lián)軸器的選型選擇減速機輸岀軸軸頭型式為普通型，選擇GT型剛性聯(lián)軸器聯(lián)軸器主要尺寸為：軸徑D1D2D3D412n dmdo1

22、2L1H8022018512015024286 M16M1630162324第四章 攪拌軸的設(shè)計與校核4.1符號說明d 設(shè)計最終確定的實心軸的軸徑或空心軸外徑，mm；d 設(shè)計最終確定的密封部位實心軸軸徑或空心軸外徑，mm ；d1按扭轉(zhuǎn)變形計算的傳動側(cè)軸承處實心軸軸徑或空心軸外徑，mm ；d2按強度計算的單跨軸跨間段實心軸軸徑或空心軸軸徑或空心軸外徑，mm；d L單跨軸的實心軸軸徑或空心軸外徑，mm ；E軸材料的彈性模量，MPa ；e攪拌軸及各層圓盤（攪拌器及附件）組合重心處的許用偏心距，mm ；Fe 攪拌軸及各層圓盤（攪拌器及附件）組合重心處的質(zhì)量偏心引起的離心力，N ；Fhi第i個攪拌器上的

23、流體徑向力，N ;4lL單跨軸跨間軸段（實心或空心）的慣性矩，mm ；Ki 單跨軸第i個圓盤（攪拌器及附件）至傳動側(cè)軸承距離與軸長L的比值（i 1、2m）；L單跨軸兩軸承之間的長度，mm；L1、L2Li 1i個圓盤（攪拌器及附件）的每個圓盤至傳動側(cè)軸承的距離（對于單跨軸），mm ；Le 攪拌軸及各層圓盤（攪拌器及附件）組合重心離傳動側(cè)軸承的距離（對于單跨軸）M 軸上彎矩總和，N?m;M A由軸向推力引起作用于軸的彎矩，N ?m ；M n 按傳動裝置效率2計算的攪拌軸傳遞扭矩，N ?m ；M R由徑向力引起作用于軸的彎矩，N ?m ;m 固定在攪拌軸上的圓盤（攪拌器及附件）數(shù)；mi、m2mi 圓

24、盤（攪拌器及附件）1、2i的質(zhì)量，kg ；mie、m2e me圓盤（攪拌器及附件）1、2i的有效質(zhì)量，kg ；mL 單跨軸L段軸的質(zhì)量mL di（1 No）?L? s 10 9 kg4mLe單跨軸L段軸的有效質(zhì)量，kg ；mw 單跨軸及各層圓盤（攪拌器及附件）的組合質(zhì)量，No空心軸內(nèi)徑與外徑的比值；n軸的轉(zhuǎn)速，r / min ；nk 軸的一階臨界轉(zhuǎn)速，r / min ；Pn電動機額定功率，;p設(shè)備內(nèi)的設(shè)計壓力，MPa ；S相當(dāng)質(zhì)量的折算點；S傳動側(cè)軸承游隙，mm ；S 單跨軸末端軸承游隙，mm ；W 單跨軸L段有效質(zhì)量的相當(dāng)質(zhì)量，kg ；W、W2W Be、m2eme的相當(dāng)質(zhì)量，kg ；Ws在S

25、點所有相當(dāng)質(zhì)量的總和，kg ；攪拌軸軸線與安裝垂直線的夾角，（o）；，mm ；i 第個攪拌器葉片傾斜角，（）；軸的扭轉(zhuǎn)角，o/m ；1X由軸承徑向游隙引起在軸上離圖或圖中軸承距離x處的徑向位移，mm ；2X由流體徑向作用力引起在軸上離圖或圖中軸承距離x處的徑向位移，mm ；3X 由組合質(zhì)量偏心引起離心力在軸上離圖或圖中軸承x處產(chǎn)生的徑向位移，mm ；x 離圖或圖中軸承距離 x處軸的徑向總位移， mm ；3攪拌物料的密度，kg/m ；3s 軸材料的密度，kg/m軸上所有攪拌器其對應(yīng)編號i之和4.2攪拌軸受力模型選擇與軸長的計算軸長：L (475 120) 16 425 37004496 mmL2

26、3371mm L!4371mm4.3按扭轉(zhuǎn)變形計算計算攪拌軸的軸徑d1G(1 NO)nmaxmm軸的許用扭轉(zhuǎn)角，對單跨軸有0.7/m ；M nmax攪拌軸傳遞的最大扭矩9553MnmaxR N ?mn上式中 Pn 18.5kN ,n 220r/min，帶傳動 i 取 0.95, G47.28 104MPa所以Mnmax955322q0.95 18.5763.15N?md1 155.半 63. 5 454.36 mm0.7 1.28 1 04 1根據(jù)前面附件的選型。取 d 80mm根據(jù)軸徑d計算軸的扭轉(zhuǎn)角5836 M nmax仆544 10Gd (1 No)5836 763.155 o所以441

27、05 0.15o/m 7.28 1 04 804 14.4根據(jù)臨界轉(zhuǎn)速核算攪拌軸軸徑4.4.1攪拌軸有效質(zhì)量的計算剛性軸（不包括帶錨式和框式攪拌器的剛性軸）的有效質(zhì)量等于軸自身的質(zhì)量加上軸附帶的液體質(zhì)量。對單跨軸mLe 匚dL s（1 N；） 109 kg4所以 mLe 802 4496 7.85 103 1 100C 10 9199.9kg4圓盤（攪拌器及附件）有效質(zhì)量的計算剛性攪拌軸（不包括帶錨式和框式攪拌器的剛性軸）的圓盤有效質(zhì)量等于圓盤自身重量叫上攪拌器附帶的液體質(zhì)量29mie m ki：DiCOS i 10 kg4上式中：ki 第i個攪拌器的附加質(zhì)量系數(shù)，查 HG /T 20569

28、94表3.3.4 1D Ji第i個攪拌器直徑，Dji 550mm hi第i個攪拌器葉片寬度，B 110mm葉片傾角i 45O，圓盤質(zhì)量mi 14.9kg所以mie 體9 0.35502110 cos45O 103 1019.02kg4.4.2作用集中質(zhì)量的單跨軸一階臨界轉(zhuǎn)速的計算mLe在中點S處的相當(dāng)質(zhì)量為:WmLe199.997.09kg3535第i個圓盤有效質(zhì)量mie在中點S處的相當(dāng)質(zhì)量為：W 16K：(1Ki)2miekg所以Wi 160.972 (10.97)2 19.020.26kgW2 1620.75(120.75)19.0210.70kg在S點處的相當(dāng)質(zhì)量為：(1)兩端簡支的等直

29、徑單跨軸，軸的有效質(zhì)量所以 Ws 97.09 (0.2610.70)108.05臨界轉(zhuǎn)速為:42nk 458.9dLE(1 No)/ .3 r / min WsL所以nk458.9 802190 103,108.05 44963408.53r / min1535 Le199.9 85.67kg35mLe在中點S處的相當(dāng)質(zhì)量為:(2 )一端固定另一端簡支的等直徑單跨軸，軸的有效質(zhì)量第i個圓盤有效質(zhì)量mie在中點S處的相當(dāng)質(zhì)量為:64 32W yKi3(1 Ki)2 (4 Ki)mie kg0.43kg14.90kg所以 W學(xué) 0.973(10.97)2(40.97)19.026432W,0.75

30、3(10.75)2(40.75)19.02在S點處總的相當(dāng)質(zhì)量為：所以 Ws 85.67(0.43 14.90)101kg臨界轉(zhuǎn)速為：2 /E(1 No)nk 693.7d,陽r/mink Ws?L3所以 nk 693.7dLJ-90 10638.75r/minY101 4496s(3) 單跨攪拌軸傳動側(cè)支點的夾持系數(shù)k2的選取K2表示。采用剛性聯(lián)軸節(jié)時,傳動側(cè)軸承支點型式一般情況是介于簡支和固支之間，其程度用系數(shù)K20.4 0.6,取 K20.4。nknk固簡(1-K2Hnk簡心r / min所以 nk 638.75 (1 0.4)408.53 0.4546.662 r/min根據(jù)攪拌軸的抗

31、震條件：當(dāng)攪拌介質(zhì)為液體一液體，攪拌器為葉片式攪拌器及攪拌軸為剛性軸時,0.7 且(0.45 0.55)220546.6620.402所以滿足該條件。4. 5按強度計算攪拌軸的軸徑4. 5. 1受強度控制的軸徑d2按下式求得:d217.23Mte(1 N：)mm式中：M te軸上扭矩和彎矩同時作用時的當(dāng)量扭矩Mte ,Mn M2N?m軸材料的許用剪應(yīng)力16 需 37.5MPa4. 5. 2軸上扭矩Mn按下式求得:Mn 9553 2PNN?m2 包括傳動側(cè)軸承在內(nèi)的傳動裝置效率，按HG/T20569 94附錄d選取，則20.95 0.8 0.99 0.990.7459553所以 Mn0.745

32、18.5 598.47N ?m2204. 5. 3軸上彎矩總和 M應(yīng)按下式求得：M Mr Ma N ?m(1 )徑向力引起的軸上彎矩 Mr的計算對于單跨軸，徑向力引起的軸上彎矩Mr可以近似的按下式計算:Fhi(L Li) Li Fe(L Le)Le1000L1000LN?m第i個攪拌器的流體徑向力Fhi應(yīng)按下式求得Fhi式中：K1 流體徑向力系數(shù)，按照附錄C. 2有K1 K1 ?K1n?K1b?K1e?K1i 0.10 0.2 1.0 1.0 1.0 0.02M nqi 第i個攪拌器功率產(chǎn)生的扭矩9553MnqiPqiN ?mnPqi 第i個攪拌器的設(shè)計功率，按附錄C. 3有Ps?DjD：ik

33、W兩個攪拌器為同種類型，Ps PN 18.5kW，則P,i P,2 9.25kW所以 Mnq1 Mnq2 401.66N ?m所以Fh1F h20.023401.66 10318 55038.95N(2)攪拌軸與各層圓盤的組合質(zhì)量按下式求得。對于單跨軸:mmwm)Lmikgi 1mL 單跨軸L段軸的質(zhì)量2 2mLL(1 No) L10所以 mL 才 802 1 4496 7.85 103 10 9 177.31kg故 mW 177.31 14.9 14.9 207.12 kg(3)攪拌軸與各層圓盤組合質(zhì)量偏心引起的離心力Fe按下式求得。對于單跨軸:Fe =mWn2e 105 N91 (與nkn

34、 2上式中，對剛性軸(丄)2的初值取0.5nke許用偏心距(組合件重心處)e 9.55G / n ， mmG 平衡精度等級，mm/ s。一般取G 6.3mm/s所以e9.55 6.3/ 2200.27mm則Fe2207.129220227 159.30N(4) 攪拌軸與各層圓盤組合重心離軸承的距離Le按下式計算。對于單跨軸:m?Lji 1mLmw14.9 4371 14.9 3371 177.32所以Le44962207.122481.51mm而MrFhi(L Li)Li Fe(L Le)Le1000L1000LN ?mMr38.95 (4496 4371) 38.95 (4496 3371)

35、1000 449659.30 (4496 2481.51)1000 4496103.52N?m(5) 由軸向推力引起作用于軸上的彎矩Ma的計算。M a的粗略計算：當(dāng)p 2MPa或軸上任一攪拌器 匚0時，取Ma 0.2MPa N ?m故 Ma 0.2 103.5220.704 N ?m所以 M Mr Ma 124.224 N ?m所以 Mte, MI M2598.472 124.2242 611.23N?m所以 d217.23 611.2343.61mmV37.5 1前面計算中取軸徑為80，故強度符合要求。4. 6按軸封處(或軸上任意點處處)允許徑向位移驗算軸徑。4. 6. 1因軸承徑向游隙 S

36、、S所引起軸上任意點離圖中軸承距離 X處的位移。對于單跨軸:ix 2(sS ?xLS ?x) L )mm軸承徑向游隙按照附錄 c. i選取，因此傳動側(cè)軸承游隙 S0.03mm （傳動側(cè)軸承為滾動軸承）單跨軸末端軸承游隙S 0.07mm （該側(cè)軸承為滑動軸承）當(dāng)x I。時，求得的X即為軸封處的總位移,I。H1 l2475 120355mm制、1/ccc 0.03 3550.07 355、門“一所以 ix （0.03）0.0134mm2449644964. 6. 2由流體徑向作用力 Fhi所引起軸上任意點離圖中軸承距離x處的位移。對于單跨軸：兩端簡支的單跨軸x I。355 L1 且 x L2,2x

37、Fhi(L Li)L?x2L (與6E?IlL L而 Il 衛(wèi)2009600mm46464所以2x38.95 (4496 4371) 4496 3554371(4371)2 (_355 )26 190 103 200960044964496449638.95 (4496 3371) 4496 3556 190 103 2009600233714496(3372(4496)(355 屮(4496)精心打造=0.0034 0.0284 0.0318一端固支另一端簡支的單跨軸：L /V3 - 2X /V1 -1/V3 - 22X 3LTLI13Fhi?L：6E?Il3代入已知數(shù)據(jù)可得2x1.1008

38、 0.4633 1.10120.46640.0035mm4. 6. 3由攪拌軸與各層圓盤（攪拌器及附件）組合質(zhì)量偏心引起的離心力在軸上任意點離圖中軸承距離處產(chǎn)生的位移 3X按下式計算eKxn k 2（）2 1n對兩端簡支單跨軸：3xmm（1 U）21 KXLxL1L-（3 士）3 L （1 ?。?LL1 -（3 亠）（1 ）3LLLellxLe2（1 右）Le3（1 ）310未來28代入已知數(shù)據(jù)可得KX 1.7746所以3X0.27 1.7746（雰0.0925mm對一端固支一端簡支單跨軸:Kx3,. 3L、，x、2e 2 3（1 B 2（1 匚）（33）（f）3|x9Le2L3（”代入已知數(shù)

39、據(jù)可得：KX 6.240所以3X0.27 6.240（谿10.3251mm一般單跨軸傳動側(cè)支點的夾持系數(shù)K2介于簡支和固支之間，此時2值應(yīng)取式和式之中間值， 查附錄C. 4取 K20.622固簡（1心）2簡K2mm所以20.0035 (10.6)0.03180.60.02048 mm33固簡（1心）3簡K2mm所以30.3251 (10.6)0.09250.60.18554mm4. 6. 4總位移及其校核對于剛性軸：X 1X 2X 3X mm所以 X 0.0134 0.020480.185540.21942mm驗算應(yīng)滿足下列條件：X x mm軸封處允許徑向位移（x|。）按下式計算：（x 1。）

40、0.1 K3dmmK3 徑向位移系數(shù)，按附錄 C. 6. 1選取K30.3所以(x 1o)0.1 0.3 .80 0.26833mmx則滿足 4. 7軸徑的最后確定由以上分析可得，攪拌軸軸徑 d滿足臨界轉(zhuǎn)速和強度要求，故確定軸徑為80mm。攪拌軸軸圭寸的選擇機械密封是一種功耗小、泄漏率低、密封性能可靠、使用壽命長的旋轉(zhuǎn)軸密封。與填料密封相比，機械密 封的泄漏率大約為填料密封的 1%，功率消耗約為填料密封的 30%。故采用機械密封。第五章支座選型及校核該攪拌設(shè)備為中小型直立設(shè)備，選擇b型耳式支座，對于10m3 一級發(fā)酵罐配置4個耳式支座。查JB/T4712.3-2007選擇耳式支座 B5-1，該

41、支座參數(shù)為:耳式支座實際承受載荷計算gg Ge 4(Ph GeSe)knnD式中:Q 支座實際承受的載荷，kN ；精心打造D 支座安裝尺寸， mm ；D g 2n 2 3)2 b：2山 si)(1700 2 14 2 10)2 18022 (330 90)2219mm2g重力加速度，取 g 9.8m/ s ；Ge偏心載荷，Ge ON ；h 水平力作用點至地板高度，h 900mm ；k 不均勻系數(shù)，安裝3個以上支座時，取k 0.83 ；mo設(shè)備總質(zhì)量(包括殼體及附件，內(nèi)部介質(zhì)及保溫層質(zhì)量)，kg ；1 716 21 7 23筒體質(zhì)量()2 ()2 3.7 7.85 103 1246.2kg封頭質(zhì)

42、量 2 406.1812.2kg0.08 23軸質(zhì)量 ()2 4.496 7.85 103177.3kg攪拌器質(zhì)量 2 14.929.8kg1 814 218 23夾套質(zhì)量()2 ()2 (2.8 0.45) 7.85 103 232 965kg人孔質(zhì)量 259 kg減速機質(zhì)量 1300kg水壓試驗時充水質(zhì)(號)2 3.7 1000 2 0.734 1000 9862kg其他附件如擋板、聯(lián)軸器及接管等，估算這些附件的質(zhì)量為200kg，則設(shè)備總質(zhì)量為14536.5kg ；n 支座數(shù)量， n 4 ；Se偏心距，mm ；a 地震影響系數(shù)，地震設(shè)防烈度為8度，取a 0.24 ；P 水平力，取FW和Pe

43、 0.25FW的大值，N ；因容器置于室內(nèi)，不計其風(fēng)壓值，故P Pe am)g，即P 0.24 14577.5 9.8 34286.28NHo容器總高度， mm ；H。16 425 3700 425 16 100 144696mm未來37所以m。？gk?n4P?hn?D10 314536.5 9.84 34286.28 0.90.83 44 221910 342.92kNQ Q100kN，滿足支座本體允許載荷的要求。計算支座處圓筒所受的支座彎矩M L:MlQ(l2 s)10342.92 (330 90)10310.3CkN?m夾套有效厚度:14 2.811.2mm根據(jù)e和P查表B.1知當(dāng)圓筒有效厚度為10mm，圓筒內(nèi)壓為0.6MPa，對于該支座有Ml16.38kN ?m，故所選滿足能滿足要求第六章 封口錐結(jié)構(gòu)選型與計算符號說明A軸向力系數(shù)；B封口錐的連接系數(shù)；Ca 內(nèi)筒體厚度附加量，mm ；Cb 夾套厚度附加量，mm ；D1