攪拌器畢業(yè)設(shè)計

1、攪拌器畢業(yè)設(shè)計第一章 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(jī)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(jìn)液體產(chǎn)生對流循環(huán)。 與機(jī)械攪拌相比， 僅氣泡的作用對液體 進(jìn)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

2、工業(yè)生產(chǎn)中， 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（

3、如催化劑）在液相中均勻的懸??；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)

4、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(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)生與加擋板時相近似的攪拌效果。攪拌中心偏 離

5、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(qiáng)，增加了液層間的湍動，使攪拌效果得到明顯的提高。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

6、拌軸短、細(xì),無中間軸承；可用機(jī)械密封；易維護(hù)、檢修、壽命長。 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,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(jī) 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(hù)和檢修。底攪拌雖然有上述優(yōu)點， 但也有缺點， 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，時間一長，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，

7、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(jìn)懸浮液的狀態(tài)等?？捎糜跀嚢铓庖悍蔷嘞档奈锪?， 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

8、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/D 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（操作時盛裝物料的容積）Vg V? 9 0.7 6.3m3。初算筒體直徑VDi2H44 oDi即 D 3 3.144 2653 0.71.66m圓整

9、到公稱直徑系列，去 DN 1700mm。封頭取與內(nèi)筒體相同內(nèi)經(jīng)， 圭寸頭直邊高度h2 40mm，（三）確定內(nèi)筒體高度H當(dāng)DN 1700mm, h2 40mm時，查化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)表 16-6得封頭的容積v 0.734m3HV 4(9 .734)3.64m，取 H 3.7m23.14 1.724Di核算H / Di與H / Di 3.7/1.72.18，該值處于1.72.5之間，故合理。Vg6.30.69Di2H v421.73.70.7344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Di, mm500600700180020003000夾套Dj ,mmD

10、i 50Di 100Di 200由表 1,取 Dj Di 100 1700 100 1800mm。夾套封頭也采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形，并與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)筒體圭寸頭表面積A 3.34m2,3.7m高筒體表面積為A Di 3.73.14 1.7 3.719.75m2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150oC 一下的許用應(yīng)力由過程設(shè)備設(shè)計附表

11、D1查 取，103MPa，常溫屈服極限s 137MPa。計算夾套內(nèi)壓介質(zhì)密度1000kg /m3液柱靜壓力 gH 1000 10 3.70.037 MPa最高壓力Pmax 0.5MPa設(shè)計壓力 P 1.1Pmax 0.55MPa所以 gH 0.037MPa5%P0.0275 MPa故計算壓力 Pc P gH 0.55 0.0370.587MPa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FC 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,113MPa夾套筒體計算壁厚jjPc夾套采用雙面焊，局部探傷檢查

12、，查過程設(shè)備設(shè)計表4-3得 0.855.17mm0.55 18002 113 0.85 0.55查過程設(shè)備設(shè)計表4-2取鋼板厚度負(fù)偏差G 0.8mm，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 C22.8mm。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kj為kj2 t 0.5R0.55 18002 113 0.85 0.5 0.555.16mm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

13、算焊縫系數(shù)同夾套，則內(nèi)筒體計算壁厚為:PcDj2 tPc.587 17005.72mm2 103 0.85 0.587 按承受0.55MPa外壓計算設(shè)內(nèi)筒體名義厚度n 12mm，則e n Ca 12 0.8 11.2mm，內(nèi)筒體外徑 Do Di 2 n 1700 2 11.2 1722.4mm。內(nèi)筒體計算長度 l u 3h 2800 3(425 12)2945.7mm。則L/Do 1.71 , D。/ 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(qiáng)度要求

14、，再假設(shè) n 16mm，貝y e n Ca 16 0.8 15.2mm，Do Di 2 n 1700 2 15.21730.4mm ,內(nèi)筒體計算長度 L Hj2800 -(425 16) 2947mmj 33則 L/D。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：B e 60 15.2P e0.562MPa0.55MPaDo1730.4故取內(nèi)筒體壁厚n 16mm可以滿足強(qiáng)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(qiáng)度要求的，下面僅按封頭 受外壓情況

15、進(jìn)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 K1Di 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想要更多參考資料，加 QQ: 23720204562430789090我發(fā)給大家！ 內(nèi)同試驗壓力取 PT巳0.1 0.587 0.1 0.687MPa夾套實驗壓力取 P 巳0.10.55

16、0.10.65MPa內(nèi)筒筒體應(yīng)力TiPT(Diei)2 ei夾套筒體應(yīng)力R(Djej)Tj2 ej而 0.9 si 0.9137123.3MPa0.9 sj 0.9235211.5MPa內(nèi)壓試驗校核0.687 (1700 15.2)445.6MPa 2 15.2 0.850.65 (1800 11.2)61.8MPa2 11.2 0.85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

17、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(bǔ)強(qiáng)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/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DNdw sdDD1H1H2b突面（RF）4.0450480 14451.668561027013757bib2ABLdo螺柱螺母螺柱總質(zhì)量(kg)數(shù)量直徑長度4146375175250242040M 33 2 165245開孔補(bǔ)強(qiáng)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(bǔ)強(qiáng)計算 如下：開孔直徑 d 450 2 0.6 451.2mm圓形封頭因開孔削弱

18、所需補(bǔ)強(qiáng)面積為：Ad 2 ( nt C)(1 fr)人孔材料亦為不銹鋼0Cr18Ni9，所以f1.0所以A4501.587 17002 103 0.85 0.5 .58722560.3mm有效補(bǔ)強(qiáng)區(qū)尺寸：hhdT451.2 16 84.97mmB 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)計厚度之外的多余金屬面 積為:A (B d)( e )2( nt C)( e )(1 f r)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

19、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，且相鄰攪拌器間距不小于葉輪直徑 d。適應(yīng)的最高黏度為 50Pa?s 左右。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 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 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)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

20、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寸為槳徑4：槳長丨：槳寬b 20:5:4，圓盤直徑一 般取槳徑的2，彎葉的圓弧半徑可取槳徑的3。38查HG-T 3796.112-2005選取攪拌器參數(shù)如下表Djdd2D1d1do155080120370M10M 1056Bh1h2LbtMG110120401372285.4252614.9由前面

21、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 層葉輪咼度離液面2Dj的深度，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。第三章傳動裝置選型第一節(jié)減速機(jī)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(jī)功率為18.5kW,查長

22、城攪拌表3.5-3選擇減速機(jī)型號為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D1D2D3D412n dmdol 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 ;do 設(shè)計最終確定的密封部位實心軸軸徑或空心軸外徑，mm ；di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(qiáng)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 ;dL單跨軸的實心軸軸徑或空心軸外徑，

23、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個攪拌器上的流體徑向力，N ；Il單跨軸跨間軸段（實心或空心）的慣性矩，mm4 ；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、2 m ）；L 單跨軸兩軸承之間的長度， mm ；Li、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），mm ；M軸上彎矩總和

24、，N ?m ;Ma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 ;Mr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、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）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 109 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車由的轉(zhuǎn)速， r/min ；nk軸的一階臨界轉(zhuǎn)速，r/min ；Pn 電動機(jī)

25、額定功率，kW;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 ；Wi、W2Wimi!e、m2e miie 的相當(dāng)質(zhì)量，kg ；Ws在S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 )；i 第個攪拌器葉片傾斜角，(o )；軸的扭轉(zhuǎn)角， o/m；x處的徑向x處的徑x 處產(chǎn)生1 X 由軸承徑向游隙引起在軸上離圖或圖中軸承距離 位移， mm ；2 X 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 ；3X 由組合質(zhì)量偏心引起離心力在軸上離圖或圖中軸承的

26、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 ；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L (475120) 16 42537004496mm軸長:L23371mm Li 4371mm4.3按扭轉(zhuǎn)變形計算計算攪拌軸的軸徑d1 們一M nmax -4-mm G（1 N。）軸的許用扭轉(zhuǎn)角，對單跨軸有0.7/m ；Mnmax攪拌軸傳遞的最大扭矩M.max 9553 1 Pn N ?mn上式中 Pn 18.5kN ,n 220r / min，帶傳動 1 取 0.95，G 7.28 1

27、04MPa所以 Mnmax 賽 095 際 7635N?m763 15d1 155.4V0.7 1.28 104 154.36mm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 54410Gd (1 No)所以0.15o/m 5836 763.1510544U7.28 104 804 1 4.4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；） 109kg4所以 mLe802 4496 7.85 103 1 1000 10

28、 9 199.9kg4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miem2ki-DJihi cos i 10kg上式中:ki第i個攪拌器的附加質(zhì)量系數(shù)，查 HG/T20569 94表3.3.4 1D Ji 第i個攪拌器直徑，D550mmhi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 14.9 0.3 5502 110 cos45o 103 10 919.02kg44.4.2作用集中質(zhì)量的單跨軸一階臨界轉(zhuǎn)速的計算(1) 兩端簡支的等直徑單跨軸，軸的有效質(zhì)

29、量 mLe在中點S處的相當(dāng)質(zhì)量為:17mLe3517199.93597.09kg第i個圓盤有效質(zhì)量me在中點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 19.020.26kg2 2W2 16 0.75(1 0.75)19.0210.70kg在S點處的相當(dāng)質(zhì)量為：2Ws WWii 1所以 Ws 97.09 (0.26 10.70)108.05臨界轉(zhuǎn)速為:nk2458.9dLE(1 No) WsL3r / min所以nk458.9 802190 103108.05 44963408.53r / min(2) 端固定另一端簡支的等直徑單

30、跨軸，軸的有效質(zhì)量mLe在中點S處的相當(dāng)質(zhì)量為:1515W mLe 199.9 85.67kg3535第i個圓盤有效質(zhì)量me在中點S處的相當(dāng)質(zhì)量為:W 64k3(1 Ki)2 (4 Ki)miekg(4 0.97) 19.02 0.43kg所以 W 64 0.973 (1 0.97)2(4 0.75) 19.02 14.90kgWz 64 0.753 (1 0.75)2在S點處總的相當(dāng)質(zhì)量為：WsW2Wii 1所以 Ws 85.67 (0.43 14.90)101kg臨界轉(zhuǎn)速為:2nk 693.7dLE(1 N：)Ws?L3r / min所以2nk 693.7dL190 1033638.75r

31、/min101 44963(3) 單跨攪拌軸傳動側(cè)支點的夾持系數(shù) K2的選取 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)K2表示。采用剛性聯(lián)軸節(jié)時，K2 0.40.6,取K2 0.4。nknk固簡(1-K2)+nk簡心r / min所以 nk 638.75 (1 0.4)408.53 0.4546.662r/min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，0.7且丄(0.45 0.55)n220546.6620.402所以滿足該條件。4. 5按強(qiáng)度計算攪拌軸的軸徑4. 5. 1受強(qiáng)度控制的軸徑d2按下式求得:d217.23Mte(1

32、 N：)mmte式中：Mte 軸上扭矩和彎矩同時作用時的當(dāng)量扭矩Mte M M2 N?m軸材料的許用剪應(yīng)力b 60037.5MPa16 164. 5. 2軸上扭矩Mn按下式求得:N?m9553Mn2尺n2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 0.990.745所以 Mn0.745 18.5 598.47N ?mn 2204. 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:N ?mFhi(L Li)Li Fe(L Le)Le

33、1000L1000L第i個攪拌器的流體徑向力Fhi應(yīng)按下式求得 ：FhiKiMnqi 103式中：Ki 流體徑向力系數(shù)，按照附錄 C. 2有K1 Ki ?Kin?Kib?Kie?Kii 0.10 0.2 1.0 1.0 1.0 0.02Mnqi 第i個攪拌器功率產(chǎn)生的扭矩Mnqi9553p 肓PqiN?mPs?DjkWpqi 第i個攪拌器的設(shè)計功率，按附錄 C. 3有D5i兩個攪拌器為同種類型，PS Pn 18.5kW，則P,i P,2 9.25kW所以 Mnq1 M nq2 401.66N ?m401.66 103所以 Fh1 Fh2 0.0238.95N318 550(2) 攪拌軸與各層圓

34、盤的組合質(zhì)量按下式求得。對于單跨軸：mmwmLmikgi 1mL單跨軸L段軸的質(zhì)量mLd：(14N：) L s 109所以m_4802 1 4496 7.85 103 10 9177.31kg故 mW 177.31 14.9 14.9 207.12kg(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:Fe2mwn 2e910 5nk上式中，對剛性軸(巴)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，mm/s。一般取G 6.3mm/ s所以e9.55 6.3/ 2200.27mm則Fe2207.12 22027 10.5 1059

35、.30 N(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:mLmWm ? JmLLe口2所以Le14.9 4371 14.9 3371 177.32 4496匚 2481.51mm207.12而Mr(L LJLi1000 LFe(L Le)Le1000 LN?m103.52N?mM 38.95 (4496 4371) 38.95 (4496 3371) 59.30 (4496 2481.51)R1000 44961000 4496(5) 由軸向推力引起作用于軸上的彎矩 Ma的計算Ma的粗略計算:當(dāng)p 2MPa或軸上任一攪拌器i 0時，取Ma 0.2MPa N?m故 M

36、a 0.2 103.5220.704N ?m所以 M Mr M a 124.224 N ?m所以 Mte M n M 2598.472 124.2242 611.23N?m所以 d217.2 J6112343.61mmV37.5 1前面計算中取軸徑為80，故強(qiáng)度符合要求。4. 6按軸封處(或軸上任意點處處)允許徑向位移驗算軸徑 4. 6. 1因軸承徑向游隙S、S所引起軸上任意點離圖中軸承距離的位移。5；2對于單跨軸:ix 2(sS ?xLS ?x) L )mm軸承徑向游隙按照附錄 C. 1選取，因此傳動側(cè)軸承游隙S 0.03mm （傳動側(cè)軸承為滾動軸承）單跨軸末端軸承游隙S 0.07mm （該

37、側(cè)軸承為滑動軸承）當(dāng)x lo時，求得的X即為軸封處的總位移,I。H1 l2475 120355mm所以1X0.0134mm丄(0.03 55 0)244964496 4. 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 的位移。對于單跨軸：兩端簡支的單跨軸x I。355 L1 且 x L2 ,2xFhi(L LJL?x Li (土26E?IlL L而Ild464804642009600 mm4所以2x38.95 (4496 4371) 4496 3556 190 103 200960024371(437y ( 355 )24496 (4496)(4496)38.95 (4496

38、3371) 4496 3556 190 103 200960023371 (337,24496 (4496)（髓2=0.0034 0.0284 0.0318一端固支另一端簡支的單跨軸:2xF2L.(1 與6E?IlLi代入已知數(shù)據(jù)可得2x1.1008 0.4633 1.10120.46640.0035 mm4. 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x處產(chǎn)生的位移3x按下式計算3xeKx(叫)21nmm對兩端簡支單跨軸:Kx1 L (1 L) -(3)3 L (1 -Le)LLe|x Le2(1 *)Le3(1 )1LL1 3(3r)(1

39、r)代入已知數(shù)據(jù)可得Kx 1.7746所以3x0.27 1.7746篡20.0925mm對一端固支一端簡支單跨軸:Kx2 3(1 已 l(1託)23燈I，9Le2L3(”代入已知數(shù)據(jù)可得：Kx 6.240所以3X0.27 6.240547)2220)0.3251mm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K2 0.6查附錄C. 5得22固簡（1心）2簡K2mm所以20.0035(1 0.6)0.03180.60.02048 mm33固簡（1心）3簡K2mm所以30.3251(1 0.6)0.09250.60.18554mm4. 6. 4

40、總位移及其校核對于剛性軸：x 1x 2x 3x mm所以 x 0.0134 0.02048 0.185540.21942mm驗算應(yīng)滿足下列條件：x xmm軸封處允許徑向位移（xlo）按下式計算:(x lo)0.1 SdmmK3徑向位移系數(shù)，按附錄 C. 6. 1選取K3 0.3所以（x lo） 0.1 0.3 .80 0.26833mm則滿足X x4. 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)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(jī)械密封的泄漏率大約為填料密封的1%，功率消耗約為

41、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，該支座參數(shù)為：mog Ge 4(Ph GeSe) knnD10耳式支座實際承受載荷計算式中：Q 支座實際承受的載荷，kN ;支座安裝尺寸，mm ;D、.(Di 2 n 2 3)2 b；2(12 Si)J1700 2 14 2 10)2 18022 (330 90)2219mmg重力加速度，取g 9.8m/s2 ；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)

42、，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 ；筒體質(zhì)量（號6）2 （弓）2 3.7 7.85 103 1246.2kg封頭質(zhì)量 2 406.1812.2kg軸質(zhì)量（008）2 4.496 7.85 103 177.3kg攪拌器質(zhì)量 2 14.9 29.8kg1 8141 8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(jī)質(zhì)量1300 kg水壓試驗時充水質(zhì)（號0）? 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200

43、kg，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 ;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Fe 0.25Pw的大值，N ；因容器置于室內(nèi)，不計其風(fēng)壓值，故P F amog，即P 0.24 14577.5 9.8 34286.28NHo容器總高度，mm ；H。16 425 3700 425 16 100 144696mm所以Q 心 4P?h 1。3145365 9.84 34286.28 0.910 3 42 92kNk?n n?D0.83 44 2219Q Q 100kN ,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 Ml :Ml Q(l2 J) 42.92 (3?0 90) 10.3CkN?m103103夾套有效厚度：e n C