攪拌器畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、攪拌器畢業(yè)設(shè)計(jì)第一章緒論 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(dá)到均 勻混合；也可以加速傳熱和傳質(zhì)過(guò)程。在工業(yè)生產(chǎn)中，攪拌操作時(shí)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(guò)程的一部分而被廣泛使用。攪拌操作分為機(jī)械攪拌和氣流攪拌。氣流攪拌是利用氣體鼓泡通過(guò)液 體層，對(duì)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(jìn)液體產(chǎn)生對(duì)流循環(huán)。和機(jī)械攪拌相比，僅氣泡的作用對(duì)液體 進(jìn)行的攪拌時(shí)比較弱的，對(duì)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(wú)運(yùn)動(dòng)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(shí)比較便利的。 在工業(yè)生產(chǎn)中

2、，大多數(shù)的攪 拌操作均系機(jī)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)中的使用范圍很廣， 尤其是化學(xué)工業(yè)中， 很多的化工生產(chǎn)都或多或少地使用著攪拌操作。 攪拌設(shè)備在許多場(chǎng)合 時(shí)作為反應(yīng)器來(lái)使用的。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)備的使用范圍之所以這樣 廣泛，還因攪拌設(shè)備操作條件（如濃度、溫度、停留時(shí)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

3、??；使不相溶 的另一液相均勻懸浮或充分乳化；強(qiáng)化相間的傳質(zhì)（如吸收等）；強(qiáng)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(jìn)行混合使原料液或產(chǎn)品 均勻化。化工生產(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(guò)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(yùn)動(dòng)。

4、第三節(jié)攪拌裝置的安裝形式攪拌設(shè)備可以從不同的角度進(jìn)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(jìn)行分類說(shuō)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(dòng)方式一般為皮帶傳 動(dòng)和齒輪傳動(dòng)，用普通電機(jī)直接聯(lián)接。一般認(rèn)為功率 3.7kW 一下為 小型，5.522kW為中型。本次設(shè)計(jì)中所采用的電機(jī)功率為 18.5kW， 故為中型電機(jī)。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)生和加擋板時(shí)相近似的攪拌效果。攪拌中心偏 離容器中心，會(huì)使液流在各店所處壓力不同，因而使液層間相

5、對(duì)運(yùn)動(dòng) 加強(qiáng)，增加了液層間的湍動(dòng)，使攪拌效果得到明顯的提高。但偏心攪 拌容易引起振動(dòng)，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(duì)簡(jiǎn)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(jiǎn)單，操作容易，使用范圍 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(diǎn)是：攪 拌軸短、細(xì)，無(wú)中間軸承；可用機(jī)械密封；易維護(hù)、檢修、壽命長(zhǎng)。

6、底攪拌比上攪拌的軸短而細(xì)，軸的穩(wěn)定性好，既節(jié)省原料又節(jié)省加工 費(fèi)，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(zhǎng)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(jī) 裝置和動(dòng)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(shí)也便于這些裝置的維護(hù)和檢修。底攪拌雖然有上述優(yōu)點(diǎn)，但也有缺點(diǎn)，突出的問題是葉輪下部至軸封 處的軸上常有固體物料粘積，時(shí)間一長(zhǎng)，變成小團(tuán)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(shí)，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

7、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(jìn)懸浮液的狀態(tài)等。可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(fèi)腦筋的。旁入式攪拌設(shè)備，一般用于防止原油儲(chǔ)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(shí)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

8、攪拌器組合起來(lái)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(jì)第一節(jié)罐體的尺寸確定及結(jié)構(gòu)選型（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(zhǎng)徑比取值范圍是1.72.5,綜合考慮罐體長(zhǎng)徑比對(duì)攪拌功率、傳熱以及物料特性的影響選取 H /2.5根據(jù)工藝要求，裝料系數(shù)=0.7，罐體全容積V =9m3，罐體公稱容積（操作時(shí)盛裝物料的容積）Vg二=9 0.7 = 6.3m3。初算筒體直徑2兀V Di H DiDiDiDi即Di4 6.33.14 2.5 0.71.66m44圓整到公稱直徑系列，去 DN = 1700mm。封頭取和內(nèi)筒體相同內(nèi)經(jīng)，圭寸頭直邊高度h

9、2 =40mm，（三）確定內(nèi)筒體高度H當(dāng)DN =1700mm,h2 =40mm時(shí)，查化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)表 16-6得封頭的容積v = 0.734m3V vH 二-兀 24 Di4(9-0.734)3.14 1.72二 3.64m ,取 H =3.7m核算H/Di和H / Di =3.7/1.7 =2.18，該值處于1.72.5之間，故合理。6.3Vg0.69":2 - -2Di 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夾套直徑和內(nèi)通體直徑的關(guān)系內(nèi)筒徑Di, mm500600700180020003000夾套Dj ,mmDj +50Di +10

10、0Di +200由表 1，取 Dj 二 D 100 =1700 100 =1800mm。夾套封頭也采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形，并和夾套筒體取相同直徑（六）校核傳熱面積工藝要求傳熱面積為11m2，查化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)表 16-6得內(nèi)筒體封頭表面積A =3.34m2,3.7m高筒體表面積為A =巾 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(jì)算（一）選擇材料，確定設(shè)計(jì)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(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)附表 D

11、1查 取，汀=103MPa，常溫屈服極限J =137MPa。計(jì)算夾套內(nèi)壓介質(zhì)密度，=1000kg /m3液柱靜壓力 -gH *000 10 3.7 =0.037MPa最高壓力Pmax =0.5MPa設(shè)計(jì)壓力 P =1.1Pmax =0.55MPa所以 TgH =0.037MPa . 5%P = 0.0275MPa故計(jì)算壓力 Pc 二 P rgH =0.55 0.037 =0.587MPa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F> =0.587MPa，按外壓則取 Pc =0.5MPa（三）夾套筒體和夾套封頭厚度計(jì)算夾套材料選擇Q235 B熱軋鋼板，其6 =235MPa,；r =

12、113MPa 夾套筒體計(jì)算壁厚：夾套采用雙面焊，局部探傷檢查，查過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)表4-3得=0.85= 5.17mm0.55 18002 113 查過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)表4-2取鋼板厚度負(fù)偏差G二0.8mm，對(duì)于不銹鋼, 當(dāng)介質(zhì)的腐蝕性極微時(shí)，可取腐蝕裕量 C2=0，對(duì)于碳鋼取腐蝕裕量C2 =2mm，故內(nèi)筒體厚度附加量Ca=G 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 飛-14mm 夾套封頭計(jì)算壁厚w為kjPcDj2汀0.5R0.55X8002 113 0.85-0.5 0.55=5.16mm取厚度附加量2.8mm，確定取夾套封頭壁厚和夾套筒體壁厚

13、相同(四)內(nèi)筒體壁厚計(jì)算 按承受0.587MPa內(nèi)壓計(jì)算巳Dj2汀-巳焊縫系數(shù)同夾套，則內(nèi)筒體計(jì)算壁厚為:=5.72mm0.587 17002 103 按承受0.55MPa外壓計(jì)算設(shè)內(nèi)筒體名義厚度、：n -12mm，貝卩= n -C " 0B 12 mm ，內(nèi)筒體外徑 Do = Di 亠2% =1700 亠2 11.2 = 1722.4mm。內(nèi)筒體計(jì)算長(zhǎng)度 L二Hh =2800】(425 12) = 2945.7mm。j 33則L/Do =1.71 , Do/、e =153.79，由過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)圖4-6查得A = 0.0004 ,圖4-9查得B=50MPa，此時(shí)許用外壓P為：舊=匹=

14、50 11.2 =0.33MPa : 0.55MPaDo1722.4不滿足強(qiáng)度要求，再假設(shè)16mm ,貝卩=-Ca =16 - 0.8 = 15.2mm ,Do =Di 2' n =17002 15.2 =1730.4mm ,內(nèi)筒體計(jì)算長(zhǎng)度 1_=比h=2800(425 16)= 2947mmj 33則 L/Do =1.7 , Do / -e =113.84查過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)圖 4-6得A =0.0006，圖4-9得B = 60MPa，此時(shí)許 用外壓為：BQ 60 05.2P e0.562MPa0.55MPaDo1730.4故取內(nèi)筒體壁厚“ "6mm可以滿足強(qiáng)度要求。(五) 考慮

15、到加工制造方便，取封頭和夾套筒體等厚，即取封頭名義 厚度nk =16mm。按內(nèi)壓計(jì)算肯定是滿足強(qiáng)度要求的，下面僅按封頭受外壓情況進(jìn)行校核。封頭有效厚度y =160.8 =15.2mm。由過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)表4-5查得標(biāo) 準(zhǔn)橢圓形封頭的形狀系數(shù)Q =0.9，則橢圓形封頭的當(dāng)量球殼內(nèi)徑R =KiDj =0.9 1700 =1530mm，計(jì)算系數(shù) AA =0.125： =0.125 152 =0.001242Ri1530查過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)圖4-9得B“10MPaPBeRT110 15.21530= 1.090.55故封頭壁厚取16mm可以滿足穩(wěn)定性要求。（六）水壓試驗(yàn)校核 試驗(yàn)壓力想要更多參考資料，加 QQ：

16、 23720204562430789090我發(fā)給大家！內(nèi)同試驗(yàn)壓力取 齊二巳0.1 =0.587 0.1 =0.687MPa夾套實(shí)驗(yàn)壓力取 P =FC 0.仁0.55 0.仁0.65MPa 內(nèi)壓試驗(yàn)校核內(nèi)筒筒體應(yīng)力PrQ、i)2'®0.687 (1700 15.2)2 15.2 0.85= 445.6MPa夾套筒體應(yīng)力CTjR(Dj p)0.65 (1800 11.2)2 11.2 0.85二 61.8MPa而 0.9； =0.9 137 =123.3MPa0.9sj = 0齊 9 23 5 MP1a1 .故內(nèi)筒體和夾套均滿足水壓試驗(yàn)時(shí)的應(yīng)力要求 外壓實(shí)驗(yàn)校核由前面的計(jì)算可知

17、，當(dāng)內(nèi)筒體厚度取16mm時(shí)，它的許用外壓為P =0.562MPa，小于夾套0.6MPa的水壓試驗(yàn)壓力，故在做夾套的壓力 實(shí)驗(yàn)校核時(shí)，必須在內(nèi)筒體內(nèi)保持一定壓力，以使整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中的 任意時(shí)間內(nèi)，夾套和內(nèi)同的壓力差不超過(guò)允許壓差。第三節(jié)人孔選型及開孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)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/T21518-2005尺寸如下表所示密圭寸面 形式公稱壓力PN（MP）公稱直徑DNdsdDD1H1H2b突面（RF）4.0450480X4451.668561027013757bib2ABLdo螺柱螺母螺柱總質(zhì)量（kg）數(shù)量直徑乂長(zhǎng)度414637517525024204

18、0M33漢 2X65245開孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)最大的開孔為人孔，筒節(jié)* "6mm ,厚度附加量 0.6mm，補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算 如下：開孔直徑 d = 450 2 0.6 二 451.2mm圓形封頭因開孔削弱所需補(bǔ)強(qiáng)面積為：A"、2（nt-C）（1-fr）人孔材料亦為不銹鋼0Cr18Ni9，所以fr =1.0有效補(bǔ)強(qiáng)區(qū)尺寸：A = . d、nt 二.451.2 16 = 84.97mm所以A =4501.587 "7002 103 0.85-0.5 .58720 = 2560.3mmB =2d =2 451.2 =902.4mmm在有效補(bǔ)強(qiáng)區(qū)范圍內(nèi)，殼體承受內(nèi)壓所需設(shè)計(jì)厚度之外的多

19、余金屬面積為:A - ( B 'd )( '；e - -'2( -Ft -C )()(1 - fr )故 A =(B -d)(、e-、)=451.2 (15.2-5.7) = 4376.64mm2可見僅A,就大于A,故不需另行補(bǔ)強(qiáng)。最大開孔為人孔，而人孔不需另行補(bǔ)強(qiáng)，則其他接管均不需另行補(bǔ)強(qiáng)。 第四節(jié)攪拌器的選型(一)攪拌器選型槳徑和罐內(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(shí)設(shè)置多層 攪拌器，且相鄰攪拌器間距不小于葉輪直徑d。適應(yīng)的最高黏度為50Pa左右。攪拌器在圓形罐中心直立安裝時(shí)，渦

20、輪式下層葉輪離罐底面的高度 C 一般為槳徑的11.5倍。如果為了防止底部有沉降，也可將葉輪放置 低些，如離底高度C二D/10.最上層葉輪高度離液面至少要有1.5d的深度。符號(hào)說(shuō)明b鍵槽的寬度B攪拌器槳葉的寬度d輪轂內(nèi)經(jīng)do 攪拌器槳葉連接螺栓孔徑di 攪拌器緊定螺釘孔徑d2輪轂外徑Dj 攪拌器直徑Di 攪拌器圓盤的直徑G攪拌器參考質(zhì)量hi 輪轂高度h2 圓盤到輪轂底部的高度L攪拌器葉片的長(zhǎng)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呵）t輪轂內(nèi)經(jīng)和鍵槽深度之和一一攪拌器槳葉的厚度“一一攪拌器圓盤的厚度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

21、寸為槳徑dj :槳長(zhǎng)丨：槳寬b = 20:5: 4，圓盤直徑一 般取槳徑的I，彎葉的圓弧半徑可取槳徑的8。查HG-T 3796.112-2005選取攪拌器參數(shù)如下表Djdd2D1d1do655080120370M10M 1056Bh2LbtMG110120401372285.4252614.9由前面的計(jì)算可知液層深度 H =：2.45m，而13 Di I10 mm，故H 13 Di， 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，即1025mm。則兩個(gè)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

22、板一般是指長(zhǎng)條形的豎向固定在罐底上板，主要是在湍流狀態(tài)時(shí)， 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1700m m，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(dòng)裝置選型第一節(jié)減速機(jī)選型由工藝要求可知，傳動(dòng)方式為帶傳動(dòng)，攪拌器轉(zhuǎn)速為220r/min，電機(jī)功率為18.5kW,查長(zhǎng)城攪拌表3.5-3選擇減速機(jī)型號(hào)為FPV6 減速機(jī)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(jī)輸出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D1D2D3D466n -dmdol 2L1H8022018512015024286-M16M1630162324第四章 攪拌軸

23、的設(shè)計(jì)和校核4.1符號(hào)說(shuō)明d設(shè)計(jì)最終確定的實(shí)心軸的軸徑或空心軸外徑，mm ;do 設(shè)計(jì)最終確定的密封部位實(shí)心軸軸徑或空心軸外徑，mm ；di按扭轉(zhuǎn)變形計(jì)算的傳動(dòng)側(cè)軸承處實(shí)心軸軸徑或空心軸外徑，mm ；d2按強(qiáng)度計(jì)算的單跨軸跨間段實(shí)心軸軸徑或空心軸軸徑或空心 軸外徑，mm ;dL單跨軸的實(shí)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(gè)攪拌器上的流體徑向力，N ；Il單跨軸跨間軸段（實(shí)心或空心）的慣性矩，mm4 ；Ki 單跨軸第

24、i個(gè)圓盤（攪拌器及附件）至傳動(dòng)側(cè)軸承距離和軸長(zhǎng)Lmm ;的比值（i=1、2 m）;L單跨軸兩軸承之間的長(zhǎng)度,J、L2Li 1i個(gè)圓盤（攪拌器及附件）的每個(gè)圓盤至傳動(dòng)側(cè) 軸承的距離（對(duì)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(dòng)側(cè)軸承的 距離（對(duì)于單跨軸），mm ；M軸上彎矩總和，Nm ；Ma由軸向推力引起作用于軸的彎矩，N 5 ；Mn按傳動(dòng)裝置效率2計(jì)算的攪拌軸傳遞扭矩，Nm ；Mr由徑向力引起作用于軸的彎矩，Nm ；m 固定在攪拌軸上的圓盤（攪拌器及附件）數(shù)；mi、m2 mi 圓盤（攪拌器及附件）1、2 i的質(zhì)量，kg ；mie、m2e mie 圓盤（攪拌器及附件

25、）1、2 i的有效質(zhì)量，kg ； mL 單跨軸L段軸的質(zhì)量mLd2（1-N；）Ls 10 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)徑和外徑的比值；n軸的轉(zhuǎn)速， r / min ；nk軸的一階臨界轉(zhuǎn)速，r/min ；Pn 電動(dòng)機(jī)額定功率，kW；p 設(shè)備內(nèi)的設(shè)計(jì)壓力， MPa ；S相當(dāng)質(zhì)量的折算點(diǎn);S傳動(dòng)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 mie、m2emie的相當(dāng)質(zhì)量，kg ;Ws在S點(diǎn)所有相當(dāng)質(zhì)量的總和，kg ；:攪拌軸軸線和安裝垂直線的夾角，(o)；哥一一第個(gè)攪

26、拌器葉片傾斜角，(°)；軸的扭轉(zhuǎn)角，°/m ；x處的徑向x處的徑x處產(chǎn)生”一一由軸承徑向游隙引起在軸上離圖或圖中軸承距離位移，mm ;2x由流體徑向作用力引起在軸上離圖或圖中軸承距離 向位移，mm ;S由組合質(zhì)量偏心引起離心力在軸上離圖或圖中軸承 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 ;'攪拌物料的密度，kg/m3;:：s 軸材料的密度，kg/m3;1軸上所有攪拌器其對(duì)應(yīng)編號(hào)i之和。4.2攪拌軸受力模型選擇和軸長(zhǎng)的計(jì)算傳動(dòng)測(cè)紬承軸長(zhǎng)：L =(475 -120) 16 4253700 = 4496mmL2 = 3371mm Li = 43

27、71mm4.3按扭轉(zhuǎn)變形計(jì)算計(jì)算攪拌軸的軸徑d1M nmaxi. G(1-nO)mm軸的許用扭轉(zhuǎn)角，對(duì)單跨軸有=0.7°/m ；Mnmax攪拌軸傳遞的最大扭矩 MnmaxHjPN N «mn上式中 Pn =18.5kN ,n = 220r / min，帶傳動(dòng) 勺取 0.95， G = 7.28 104MPa所以 Mnmax 二9553 0.95 18.5 = 763.15N m763.15220dj =155.44454.36mm 0.7 1.28 104 1根據(jù)前面附件的選型。取d =80mm根據(jù)軸徑d計(jì)算軸的扭轉(zhuǎn)角=5836 M nmax 們5Gd4(1 -N：)所以5

28、836 763.157.28 104 804 1105 =0.15°/m ：4.4根據(jù)臨界轉(zhuǎn)速核算攪拌軸軸徑 攪拌軸有效質(zhì)量的計(jì)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(duì)單跨軸'：229mLedfjJIN；）訂 10 占 kg4所以 mLe802 4496 7.85 103 1 1000 10= 199.9kg4圓盤（攪拌器及附件）有效質(zhì)量的計(jì)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 +5DjhiCOsqPx10kg4上式中：ki第i個(gè)攪拌器的

29、附加質(zhì)量系數(shù)，查 HG/T20569-94表 1D Ji第i個(gè)攪拌器直徑，D二550mmhi第i個(gè)攪拌器葉片寬度，B =110mm葉片傾角丁 =45。，圓盤質(zhì)量mi = 14.9kg所以 mie=14.9 0.3 5502 110 cos45O 103 10 = 19.02kg4作用集中質(zhì)量的單跨軸一階臨界轉(zhuǎn)速的計(jì)算A(1) 兩端簡(jiǎn)支的等直徑單跨軸，軸的有效質(zhì)量 mLe在中點(diǎn)S處的相當(dāng)質(zhì)量為:17mLe35=17 199.9 = 97.09kg第i個(gè)圓盤有效質(zhì)量me在中點(diǎn)s處的相當(dāng)質(zhì)量為:Wi =16Ki2(1 -Ki)2miekg所以 Wi =16 0.972 (1 -0.97)2 19.0

30、 0.26kg2 2W2 =16 0.75(1 -0.75)19.02 = 10.70kg在S點(diǎn)處的相當(dāng)質(zhì)量為：2Ws =W '、Wii 1所以 Ws =97.09 (0.26 10.70) -108.05臨界轉(zhuǎn)速為:nk=458.9d2 E(1 N：)7WsL3r / m in所以2nk =458.9 80190 103108.05 44963=408.53r / min(2) 端固定另一端簡(jiǎn)支的等直徑單跨軸，軸的有效質(zhì)量mLe在中點(diǎn)S處的相當(dāng)質(zhì)量為：1515WmLe199.9 = 85.67kg3535第i個(gè)圓盤有效質(zhì)量me在中點(diǎn)S處的相當(dāng)質(zhì)量為:W罟煩仆八心皿 kg所以 W 罟

31、Oh (1-0.97)2 (4-0.97) 19.02 = 0.43kg64 q2W20.753 (1-0.75)2 (4 -0.75) 19.02 =14.90kg在S點(diǎn)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:2nk = 693.7dLE(1-N：)WsL3r / m in所以 nk =693.7dL J 190"° 3 =638.75r/minV10V44963(3) 單跨攪拌軸傳動(dòng)側(cè)支點(diǎn)的夾持系數(shù) K2的選取 傳動(dòng)側(cè)軸承支點(diǎn)型式一般情況是介于簡(jiǎn)支和固支之間，其程度用系數(shù)K2表示。采用剛性聯(lián)軸節(jié)時(shí)，K 0.4 0.6

32、,取K2=0.4。nk =nk 固簡(jiǎn)(1-心)+nk 簡(jiǎn) K2r/ m in根據(jù)攪拌軸的抗震條件：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(shí)，<0.7且丄=(0.45 0.55)入2200.402nk 546.662所以滿足該條件。4. 5按強(qiáng)度計(jì)算攪拌軸的軸徑 4. 5. 1受強(qiáng)度控制的軸徑d2按下式求得:mmMte式中：Mte 軸上扭矩和彎矩同時(shí)作用時(shí)的當(dāng)量扭矩Mte 二 M m2 N «m軸材料的許用剪應(yīng)力=37.5MPa16 164. 5. 2軸上扭矩Mn按下式求得：9553 林K1Mn2HNN «mn2包括傳動(dòng)側(cè)軸承在內(nèi)的傳動(dòng)裝置效率，按

33、HG /T20569-94附錄D選取，則2 =0.95 0.8 0.99 0.99 =0.7459553所以 Mn0.745 18.5 =598.47N *m2204. 5. 3軸上彎矩總和M應(yīng)按下式求得:M =Mr MaN *m(1) 徑向力引起的軸上彎矩Mr的計(jì)算對(duì)于單跨軸，徑向力引起的軸上彎矩 Mr可以近似的按下式計(jì)算:、Fhi(L-Li)Li Fe(LLe)Le1000L1000L第i個(gè)攪拌器的流體徑向力Fhi應(yīng)按下式求得® =& ,廠10 N式中：K1 流體徑向力系數(shù)，按照附錄 C. 2有K1 = K1 K1n K1b K1e=0.10 0.2 1.0 1.0 1.

34、0 = 0.02Mnqi 第i個(gè)攪拌器功率產(chǎn)生的扭矩Mnqi舉 PqiN.mnPqi 第i個(gè)攪拌器的設(shè)計(jì)功率，按附錄C. 3有二 Fq2 二 9.25kW兩個(gè)攪拌器為同種類型，PN =18.5kW，則Pq!所以 M nqi 二 M nq2 = 401.66N *m3401.66 10 所以 Fh1 =Fh2 =0.0238.95N318X550(2) 攪拌軸和各層圓盤的組合質(zhì)量按下式求得。對(duì)于單跨軸:mmW 二 mL 亠二 mikgi AmL單跨軸L段軸的質(zhì)量22_qmL d2(1-N：) L 10 4所以 m_ =漢802 漢仆4496漢 7.85“03"0亠=177.31kg4故

35、 mW =177.31 14.9 14. 207.12kg(3) 攪拌軸和各層圓盤組合質(zhì)量偏心引起的離心力 Fe按下式求得。對(duì)于單跨軸:-2匸兀2r 1Fe = mwn e1nkx10 互上式中，對(duì)剛性軸()2的初值取0.5e許用偏心距(組合件重心處)e=9.55G/n , mmG平衡精度等級(jí)，mm/s。一般取G = 6.3mm/s所以e =9.55 6.3/ 220 = 0.27mm2 1貝卩 Fe 二一 207.12 2202 0.27 1059.30N91-0.5(4)攪拌軸和各層圓盤組合重心離軸承的距離 Le按下式計(jì)算對(duì)于單跨軸:mL工m +mLLe亠2mW449614.9 漢 437

36、1 +14.A 3371 +177.32所以 Le = 2481.51mm207.12而FhdL-LJLi Fe(L -Le)Le而 Mr- - Nm1000L1000LM = 38.95 (4496 -4371) 38.95 (4496-3371) 59.30 (4496-2481.51)R 一1000 44961000 4496103.52N m(5)由軸向推力引起作用于軸上的彎矩Ma的計(jì)算。Ma的粗略計(jì)算：當(dāng)p_2MPa或軸上任一攪拌器 耳=0時(shí)，取MA=0.2MPa N *m故 M A = 0.2 103.52 = 20.704N *m所以 M 二 Mr M a =124.224 N所

37、以 Mte =M2 = 、，598.472 124.2242 =611.23Nm所以 di7.2v3=43.6imm前面計(jì)算中取軸徑為80 ,故強(qiáng)度符合要求 4. 6按軸封處（或軸上任意點(diǎn)處處）允許徑向位移驗(yàn)算軸徑。4. 6. 1因軸承徑向游隙S S所引起軸上任意點(diǎn)離圖中軸承距離的位移。對(duì)于單跨軸：、1x J（SX）2 L L軸承徑向游隙按照附錄1xmmC. 1選取，因此傳動(dòng)側(cè)軸承游隙S = 0.03mm （傳動(dòng)側(cè)軸承為滾動(dòng)軸承） 單跨軸末端軸承游隙 S” = 0.07mm （該側(cè)軸承為滑動(dòng)軸承） 當(dāng)x=lo時(shí)，求得的x即為軸封處的總位移，I。=比一12 =475 T20 二 355mm1 0

38、.03 355 0.07 355、所以、1x （0.03）= 0.0134mm2 449644964. 6. 2由流體徑向作用力Fhi所引起軸上任意點(diǎn)離圖中軸承距離x處 的位移。對(duì)于單跨軸: 兩端簡(jiǎn)支的單跨軸x =丨 ° = 355 _ L|x _ L2 ,2x 八 F就;EL；）L % L 一申2 _（f）2二d46E *ILL L Ld- '- 804而 lL2009600 mm6464所以右2x 38.95x（44964371）x44963554371 （4371）2 （ 355 屮x6 190 103 20096004496一（4496）一（4496）38.95 （4

39、496-3371） 4496 355“ 3371 .33712 z 355 -6 190 103 20096004496 449644960.0034 0.0284=0.0318一端固支另一端簡(jiǎn)支的單跨軸:2x八3 討 -¥）（x）2-3吒）2"囂吒）3代入已知數(shù)據(jù)可得x 1.1008 -0.4633 1.10120.4664 = 0.0035mm4. 6. 3由攪拌軸和各層圓盤（攪拌器及附件）組合質(zhì)量偏心引起的a eKx"3x -mm離心力在軸上任意點(diǎn)離圖中軸承距離x處產(chǎn)生的位移：3X按下式計(jì)算n k 2 （）-1n對(duì)兩端簡(jiǎn)支單跨軸:Kx 二Le1一沁）乍3 L

40、（1¥）代入已知數(shù)據(jù)可得Kx =1.7746所以、3x 二 0.27 J"7746 = 0.0925mm對(duì)一端固支一端簡(jiǎn)支單跨軸:Kx 二23（1亡 2（1H）O2Le33 |X：Le2簽3（”-城）代入已知數(shù)據(jù)可得：Kx = 6.2400.27 6.240 = 0.3251mm般單跨軸傳動(dòng)側(cè)支點(diǎn)的夾持系數(shù) K2介于簡(jiǎn)支和固支之間,應(yīng)取式和式之中間值，查附錄 C. 4取K2=0.6 查附錄C. 5得、2 二、2固簡(jiǎn)（1 一«2）2簡(jiǎn) K2 mm所以、2 = 0.0035 （1 -0.6） 0.0318 0.6 = 0.02048mm3 二 3固簡(jiǎn)（1 一心）3簡(jiǎn)

41、K2mm所以、3 =0.3251 （1 0.6）0.0925 0.6 =0.18554mm4. 6. 4總位移及其校核對(duì)于剛性軸：、x 二X 、2X 、3x mm所以、x =0.0134 0.02048 0.18554 = 0.21942mm驗(yàn)算應(yīng)滿足下列條件：叮、X mm軸封處允許徑向位移.（x占）按下式計(jì)算：、（x±）=0.1 K dmmK3徑向位移系數(shù)，按附錄 C. 6. 1選取a=0.3所以（xq =0.1 0.3 .8 = 0.26833mm則滿足、x mix4. 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(qiáng)度要求，故確定軸徑為80mm。攪拌軸軸圭寸的選擇機(jī)

42、械密封是一種功耗小、泄漏率低、密封性能可靠、使用壽命長(zhǎng)的旋轉(zhuǎn)軸密封。和填料密封相比，機(jī)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(jī)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(duì)于10m3 級(jí)發(fā)酵罐配置4個(gè)耳式支座。查JB/T4712.3-2007選擇耳式支座 B5-1，該支座參數(shù)為：耳式支座實(shí)際承受載荷計(jì)算Q = m厶們+呵濘knnD式中：Q 支座實(shí)際承受的載荷，kN ;D支座安裝尺寸，mm ;D =22二廠b； 2山 _$）=（1700 2 14 2 10）2 -18022 （330 一 90）=2219mmg重力加速度，取 g=9

43、.8m/s2 ；Ge偏心載何，Ge = 0 N ；h 水平力作用點(diǎn)至地板高度，h = 900mm;k 不均勻系數(shù)，安裝3個(gè)以上支座時(shí)，取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 ; 筒體質(zhì)量-二（號(hào)2-（號(hào)）2 3.7 7.85 10 1246.2kg封頭質(zhì)量 =2 406.1 =812.2kg軸質(zhì)量=恵（詈）2 4.496 7.85 10 177.3kg攪拌器質(zhì)量=2 14.9= 29.8kg1 8141 8夾套質(zhì)量二（）2-（ ）2 （2.8-0.45） 7.85 103 232 =965kg人孔質(zhì)量-259 kg減速機(jī)質(zhì)量=1300 kg水壓試驗(yàn)時(shí)充水質(zhì)

44、-（）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14536.5 kg ;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0.24 ；P水平力，取FW和Fe 0.25PW的大值，N ；因容器置于室內(nèi)，不計(jì)其風(fēng)壓值，故P二巳二amog，即P=0.24 14577.5 9.8 = 34286.28NH o容器總高度，mm ;H。=16 425 3700 425 16 100 14 = 4696mmm。.g IL k *n所以處 10 145365 9.8 4 342

45、8628 0.910=42.92kNn D .IL 0.83 44 2219Q訂Q =100kN ,滿足支座本體允許載荷的要求。計(jì)算支座處圓筒所受的支座彎矩 Ml :Ml =QQ2 -$)10342.92 (330-90)103= 10.3CkN*m夾套有效厚度： 飛 一n -C =14 一2.8= 11.2mm根據(jù)飛和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(duì)于該支座有Ml =16.38kN *m，故所選滿足能滿足要求。第六章封口錐結(jié)構(gòu)選型和計(jì)算 符號(hào)說(shuō)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 ；Di容器內(nèi)徑，mm ;D2夾套內(nèi)徑