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(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)。 與機(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

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(chǎng)合 時(shí)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(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（

3、如催化劑）在液相中均勻的懸浮；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?；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)

4、備中由于攪拌器的作用，而使流體運(yùn)動(dòng)。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(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)生與加擋板時(shí)相近似的攪拌效果。攪拌中心偏 離

5、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(diǎn)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(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，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(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(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

8、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(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)備長徑比取值范圍是1.72.5,綜合考慮罐體長徑比對(duì)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(shí)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(shí)，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(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150oC 一下的許用應(yīng)力由過程設(shè)備設(shè)計(jì)附表

11、D1查 取，103MPa，常溫屈服極限s 137MPa。計(jì)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(jì)壓力 P 1.1Pmax 0.55MPa所以 gH 0.037MPa5%P0.0275 MPa故計(jì)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(jì)算夾套材料選擇Q235 B熱軋鋼板，其s 235MPa,113MPa夾套筒體計(jì)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(jì)表4-3得 0.855.17mm0.55 18002 113 0.85 0.55查過程設(shè)備設(shè)計(jì)表4-2取鋼板厚度負(fù)偏差G 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 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(jì)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(jì)算 按承受0.587MPa內(nèi)壓計(jì)

13、算焊縫系數(shù)同夾套，則內(nèi)筒體計(jì)算壁厚為:PcDj2 tPc.587 17005.72mm2 103 0.85 0.587 按承受0.55MPa外壓計(jì)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(jì)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(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：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(jì)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(jì)圖 4-6得A 0.0006，圖4-9得B 60MPa，此時(shí)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(jì)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(jì)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(jì)算系數(shù) A15 2A 0.1250.1250.001242Ri1530查過程設(shè)備設(shè)計(jì)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(yàn)校核試驗(yàn)壓力想要更多參考資料，加 QQ: 23720204562430789090我發(fā)給大家！ 內(nèi)同試驗(yàn)壓力取 PT巳0.1 0.587 0.1 0.687MPa夾套實(shí)驗(yàn)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(yàn)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(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，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)過程中的 任意時(shí)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(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(jì)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(jì)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(jì)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(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?s 左右。攪拌器在圓形罐中心直立安裝時(shí)， 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(hào)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(jì)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(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(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

22、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D1D2D3D412n dmdol 2L1H8022018512015024286 M16M1630162324第四章 攪拌軸的設(shè)計(jì)與校核4.1符號(hào)說明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，

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(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i個(gè)圓盤（攪拌器及附件）至傳動(dòng)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(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

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(dòng)裝置效率2計(jì)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(dòng)機(jī)

25、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 ；Wi、W2Wimi!e、m2e miie 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 ;攪拌軸軸線與安裝垂直線的夾角， (o )；i 第個(gè)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(duì)應(yīng)編號(hào) i 之和4.2 攪拌軸受力模型選擇與軸長的計(jì)算L (475120) 16 42537004496mm軸長:L23371mm Li 4371mm4.3按扭轉(zhuǎn)變形計(jì)算計(jì)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(duì)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(dòng) 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(jì)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(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(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miem2ki-DJihi cos i 10kg上式中:ki第i個(gè)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(gè)攪拌器直徑，D550mmhi第i個(gè)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(jì)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(diǎn)S處的相當(dāng)質(zhì)量為:17mLe3517199.93597.09kg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 19.020.26kg2 2W2 16 0.75(1 0.75)19.0210.70kg在S點(diǎn)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(diǎn)S處的相當(dāng)質(zhì)量為:1515W mLe 199.9 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 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(diǎn)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(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)，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(shí)，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(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:d217.23Mte(1

32、 N：)mmte式中：Mte 軸上扭矩和彎矩同時(shí)作用時(shí)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(dòng)側(cè)軸承在內(nèi)的傳動(dòng)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(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:N ?mFhi(L Li)Li Fe(L Le)Le

33、1000L1000L第i個(gè)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(gè)攪拌器功率產(chǎn)生的扭矩Mnqi9553p 肓PqiN?mPs?DjkWpqi 第i個(gè)攪拌器的設(shè)計(jì)功率，按附錄 C. 3有D5i兩個(gè)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(duì)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(duì)于單跨軸:Fe2mwn 2e910 5nk上式中，對(duì)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(jí)，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(jì)算 對(duì)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(jì)算Ma的粗略計(jì)算:當(dāng)p 2MPa或軸上任一攪拌器i 0時(shí)，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(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。5；2對(duì)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(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

37、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。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(diǎn)離圖中軸承距離 的位移。對(duì)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(diǎn)離圖中軸承距離x處產(chǎn)生的位移3x按下式計(jì)算3xeKx(叫)21nmm對(duì)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(duì)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(dòng)側(cè)支點(diǎn)的夾持系數(shù)K2介于簡支和固支之間，此時(shí)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(duì)于剛性軸：x 1x 2x 3x mm所以 x 0.0134 0.02048 0.185540.21942mm驗(yàn)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(jì)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(duì)于10m3 一級(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：mog Ge 4(Ph GeSe) knnD10耳式支座實(shí)際承受載荷計(jì)算式中：Q 支座實(shí)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(diǎn)至地板高度，h 900mm ；k 不均勻系數(shù)

42、，安裝3個(gè)以上支座時(shí)，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(hào)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(yàn)時(shí)充水質(zhì)（號(hào)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(jì)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(jì)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