整理3M反應(yīng)釜的設(shè)計(jì)及其制造工藝

1、、八前言1、課題的背景及意義反應(yīng)釜廣泛應(yīng)用于石油、化工、橡膠、農(nóng)藥、染料、醫(yī)藥、食品，用來(lái)完成硫化、硝 化、氫化、烴化、聚合、縮合等工藝過程的壓力容器，材質(zhì)一般有碳錳鋼、不銹鋼、鋯、 鎳基（哈氏、蒙乃爾、因康鎳）合金及其它復(fù)合材料。不銹鋼反應(yīng)釜廣泛應(yīng)用于石油、化工、橡膠、農(nóng)藥、染料、醫(yī)藥、食品等生產(chǎn)型用戶 和各種科研實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的研究，用來(lái)完成水解、中和、結(jié)晶、蒸餾、蒸發(fā)、儲(chǔ)存、氫化、烴 化、聚合、縮合、加熱混配、恒溫反應(yīng)等工藝過程的容器。不銹鋼反應(yīng)釜根據(jù)不同的生產(chǎn) 工藝、操作條件等不盡相同，反應(yīng)釜的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)及參數(shù)不同，即反應(yīng)釜的結(jié)構(gòu)樣式不同， 屬于非標(biāo)的容器設(shè)備。攪拌機(jī)的操作性能直接關(guān)系到產(chǎn)品的

2、質(zhì)量、能耗和生產(chǎn)成本，工程界和學(xué)術(shù)界對(duì)攪拌 混合都非常重視，進(jìn)行了大量的研究工作，取得了不少的研究成果。攪拌器是化學(xué)工程和生物工程中最常見也是最重要的單元設(shè)備之一。目前，攪拌器的 選型和內(nèi)構(gòu)件的設(shè)計(jì)在很大程度上依賴試驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)，對(duì)放大規(guī)模還缺乏深入的認(rèn)識(shí)，對(duì)于 能耗和生產(chǎn)成本只能在一定規(guī)模的生產(chǎn)裝置上對(duì)比后才能得出結(jié)論，由于對(duì)產(chǎn)品的回收率 和質(zhì)量要求越來(lái)越高， 對(duì)攪拌器的研究日趨深入， 已從早期對(duì)攪拌功率和混合時(shí)間的研究， 20 世紀(jì) 80 年代對(duì)反應(yīng)釜內(nèi)的流體速度場(chǎng)分布的研究，進(jìn)入 20 世紀(jì) 90 年代以來(lái)的攪拌釜 內(nèi)三維流場(chǎng)的數(shù)值模擬研究。流場(chǎng)數(shù)值模擬必須在深入進(jìn)行流體力學(xué)研究的基礎(chǔ)上，綜

3、合 考慮流體流動(dòng)的三維性、隨機(jī)性、非線性和邊界條件不確定性。通過數(shù)值模擬不但可以解 決反應(yīng)器的放大機(jī)理，而且可以優(yōu)化設(shè)計(jì)開發(fā)新型高效攪拌器，使機(jī)械攪拌器的設(shè)計(jì)理論 更加完善。對(duì)于不同的介質(zhì)，不同的化學(xué)反應(yīng)過程，要求攪拌裝置的結(jié)構(gòu)和攪拌速度不同，根據(jù) 不同的場(chǎng)合一般分為以下幾種情況： 1、液 -液互溶系統(tǒng)的場(chǎng)合，一般采用低速攪拌就能足 夠完成，這種場(chǎng)合常用漿葉式攪拌裝置。 2、液 -液互不相溶的場(chǎng)合，這種場(chǎng)合則需要強(qiáng)烈 的上下翻滾，常用漿葉攪拌器，在釜體內(nèi)加有一定形狀的擋板，或采用推進(jìn)式攪拌器。3、反應(yīng)介質(zhì)里有少量的固體且不易沉降時(shí)可采用比較緩和的攪拌，反之當(dāng)反應(yīng)介質(zhì)或反應(yīng)過 程的生成物中固體較

4、多，且容易沉降時(shí)必須采用強(qiáng)烈的上下的翻動(dòng)的攪拌，這些攪拌均屬 于固-液相的攪拌系統(tǒng)。2、課題的來(lái)源、研究目的課題來(lái)源于本人頂崗實(shí)習(xí)單位 張家港化工機(jī)械股份有限公司的實(shí)際課題。研究目的：設(shè)計(jì)一臺(tái)常溫常壓下使用的攪拌類的無(wú)夾套反應(yīng)釜；通過這個(gè)簡(jiǎn)單的反應(yīng) 釜的設(shè)計(jì)，熟悉反應(yīng)釜的基本設(shè)計(jì)思路和方法，能了解并掌握該設(shè)備的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及 其相關(guān)工藝。通過本次設(shè)計(jì)使自己對(duì)反應(yīng)釜的相關(guān)設(shè)計(jì)工藝有全面的了解，并掌學(xué)會(huì)了這 壓容器設(shè)計(jì)的總體流程及相關(guān)準(zhǔn)則的參考。在本人設(shè)計(jì)的課題中攪拌器中所攪拌的介質(zhì)是二甲苯，在該設(shè)備要求中反應(yīng)攪拌機(jī)的 目的是由電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)裝置，經(jīng)減速器聯(lián)軸器帶到槳葉旋轉(zhuǎn)使物料攪拌均勻3、課題的

5、研究?jī)?nèi)容、方法研究?jī)?nèi)容：1、反應(yīng)釜的設(shè)計(jì)方案的分析和擬定2、反應(yīng)釜釜體的分析和設(shè)計(jì)3、攪拌裝置的選用4、傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)第一章反應(yīng)釜的設(shè)計(jì)方案的分析和擬定第1.1節(jié)反應(yīng)釜的相關(guān)設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)技術(shù)特性表密度(Kg/M3)900-1050粘度()100介質(zhì)名稱二甲苯設(shè)計(jì)壓力(MPa)0.125MPa工作壓力(MPa)常壓(0.1MPa)工作溫度C)常溫(25C)攪拌目的攪拌均勻設(shè)計(jì)容積(m3)3. 0攪拌器型式螺旋推進(jìn)式電機(jī)功率(KW)電機(jī)防護(hù)等級(jí)IP54電機(jī)防爆等級(jí)d n B T4攪拌轉(zhuǎn)速(r/mi n)281葉端線速度(m/s)6.6物料流動(dòng)方向向下第 1.2 節(jié) 設(shè)計(jì)方案的分析和擬定根據(jù)任務(wù)書中

6、的要求，一個(gè)無(wú)夾套反應(yīng)釜主要有攪拌容器、攪拌裝置、傳動(dòng)裝置、軸 封裝置、支座、人孔、工藝接管等一些附件構(gòu)成。而攪拌容器即為罐體。攪拌裝置分為攪 拌器和攪拌軸，根據(jù)任務(wù)說(shuō)明書的要求本次設(shè)計(jì)攪拌器為推進(jìn)式攪拌器；考慮到機(jī)械軸封 的實(shí)用性和應(yīng)用的廣泛性，所以軸封采用機(jī)械軸封。在閱讀了設(shè)計(jì)任務(wù)書后 ,按以下內(nèi)容進(jìn)行無(wú)夾套反應(yīng)釜的機(jī)械設(shè)計(jì)。（1）總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。根據(jù)工藝的要求，并考慮到制造安裝和維護(hù)檢修的方便來(lái)確定各部 分結(jié)構(gòu)形式。（2）傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，包括選擇電機(jī)、確定傳動(dòng)類型、選擇聯(lián)軸器等。（3）攪拌器的設(shè)計(jì)。 根據(jù)工藝參數(shù)確定各部幾何尺寸； 考慮壓力、溫度、腐蝕因素，選擇釜體材料； 對(duì)罐體進(jìn)行強(qiáng)度和穩(wěn)

7、定性計(jì)算、校核；（4）決定并選擇軸封類型及有關(guān)零部件。（ 5）繪圖，包括總圖、部件圖。1-封頭2-筒體3-支座4-平蓋封頭5-攪拌機(jī)構(gòu)第二章反應(yīng)釜釜體的設(shè)計(jì)反應(yīng)釜是由罐體和攪拌裝置兩大部分構(gòu)成，罐體是反應(yīng)的核心，為物料完成攪拌過程 提供一個(gè)空間。釜體的設(shè)計(jì)包括罐體材料的選取，罐體的幾何尺寸(包括內(nèi)直徑Di、高度H、容積V及壁厚S )的計(jì)算，強(qiáng)度校核等。第2.1節(jié)罐體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)罐體采用立式的圓筒形容器，由筒體和封頭構(gòu) 成。通過支座安裝在基礎(chǔ)平臺(tái)上。封頭一般采用 橢圓形封頭。而為了拆卸清洗方便，上部采用平 蓋法蘭與筒體連接，下部采用橢圓封頭與筒體連 接。反應(yīng)釜釜體主材預(yù)選用 GB24511-200

8、9的牌號(hào) 06Gr19Ni10 美標(biāo) ASME (2007) SA240 型號(hào) 304 對(duì)于直立的反應(yīng)釜來(lái)說(shuō)，釜體的設(shè)備容積通 常是指圓柱形筒體及下封頭所包含的容積。罐體 為一個(gè)提供化學(xué)反應(yīng)空間的容器，由于化學(xué)反應(yīng) 一般都要吸收或放出熱量，因此會(huì)在容器的內(nèi)部 或外部設(shè)置加熱或冷卻結(jié)構(gòu)的裝置。但是因?yàn)楸?次設(shè)計(jì)的反應(yīng)釜的主要作用是將二甲苯攪拌均 勻，屬于物理反應(yīng)，因此本次設(shè)計(jì)沒有設(shè)置冷卻 或加熱裝置。圖2-1反應(yīng)釜結(jié)構(gòu)圖第2.2節(jié)罐體幾何尺寸計(jì)算一、筒體尺寸的確定1、筒體內(nèi)徑(Di)的計(jì)算由于罐體全容積V與操作時(shí)物料熔劑 V。的關(guān)系為：V=n *V(2-1)v=L308=3.75 3.8lM根據(jù)

9、實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，幾種攪拌反應(yīng)器罐體的長(zhǎng)徑比如表2-1所示種類設(shè)備內(nèi)物料類型H/Di一般攪拌器液-固或液-液相容物料1 1.3氣-液相容物料12發(fā)酵罐類1.7 2.5表2-1幾種攪拌反應(yīng)器罐體的H/Di值筒體內(nèi)徑Di的估算:(2-2)式3-1中i為長(zhǎng)徑比即:(2-3)查得： 負(fù)偏差 C2=0.8mm腐蝕裕量C2=0mmJ，根據(jù)表2-2-1可查的，i=1.3，先忽略罐底封頭容積，則可認(rèn)為V W=V 即: V=3.8M3=3.8 X06mm3則:Di1549mm,將Di圓整到公稱直徑系列，則： Di =1500(mm).2、筒體厚度（岔）的計(jì)算已知：工作溫度Tc=25C設(shè)計(jì)壓力pc=0.125Mpa在25

10、C下06Gr19Ni10的許用應(yīng)力 c j=137MPa 名乂厚度 51=怎 + C1 + C2 + =10mm、圭寸頭尺寸的確定1、封頭內(nèi)徑的計(jì)算橢圓封頭選取標(biāo)準(zhǔn)件，則它的內(nèi)徑與筒體內(nèi)徑相同，即封頭內(nèi)徑DN=Di =150mm1對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭，長(zhǎng)軸與短軸的比值為2:1，即 短軸為750mm2、封頭厚度計(jì)算筒體焊接采取單面焊、全焊透,局部無(wú)損傷，則焊接系數(shù)=0.80由公式ae=(2-4)2of(p-0.5pJ02+(DK 橢圓封頭形狀系數(shù)，K= 2+(1)2，其值列于表2-2-2，取K=1.00表2-2封頭形狀系數(shù)%2.62.52.42.32.22.12.01.91.8K1.461.371.

11、291.211.141.071.000.930.87c 在設(shè)計(jì)溫度下材料許用應(yīng)力，其值查參考文獻(xiàn)2可得c =137MPa 2其中計(jì)算壓力 pc =0.125MP封頭焊接采取單面焊、全焊透，局部無(wú)損傷，則焊接系數(shù)-=0.8 則6e=1 * 0.125 * 15002 * 137 * 0.8-0.5 * 0.125 8.05mm由于I12.25計(jì)算名義厚度 查得：負(fù)偏差 故封頭厚度取i= e+Cl+C2+ ACi=0.8mm&=10mm即封頭的內(nèi)徑DN=1500mm腐蝕裕量C2=0mm 2故可查參考文獻(xiàn)1表9-6得：封頭直邊段高度取40mm直邊高度h2=40mm容積V 0.45 m、確定筒體的高度

12、Hi反應(yīng)釜容積V通常按下封頭和筒體兩部分容積之和計(jì)算。則筒體高度 并進(jìn)行圓整：Hi=(V V封)/Vim1Hi按下式計(jì)算式中V封封頭容積:3V 封=0.45 mVim31m高筒體容積：Vim1.767m/m得：Hi= (3.8-0.45)/1.7671.895m 圓整后的 Hi=1.9m=1900mm按筒高圓整后修正實(shí)際容積:33(2-5)V= Vim XHi + V 封=1.767 1.9+0.45=3.8573 m3 3.8 m3第2.3節(jié)反應(yīng)釜的強(qiáng)度計(jì)算反應(yīng)釜幾何尺寸確定后，要根據(jù)已知的公稱直徑，設(shè)計(jì)壓力和設(shè)計(jì)溫度進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算 確定罐體及筒體和封頭的厚度。強(qiáng)度計(jì)算中各參數(shù)的選取及計(jì)算，均

13、應(yīng)符合GB150-1998鋼制壓力容器的規(guī)定筒體強(qiáng)度校核計(jì)算已知：Tc=25C pc=0.125Mpa (rt=137MPa皆 0.802artp-pc8.054mm(2-6)負(fù)偏差 C2=0.8mm腐蝕裕量C2=0mm名乂厚度 6i=S+ Ci + C2 + A =10mm筒壁的應(yīng)力校核護(hù)=0.125 x (1500 + 8.054)2 X 8.054=11.703MPa(2-7)即筒體選用06Gr19Ni10同一數(shù)字代號(hào)S30403,厚度S =10mm強(qiáng)度能夠達(dá)到所需，符合 設(shè)計(jì)要求。、封頭厚度校核計(jì)算由于PcDi2浙現(xiàn)0.125 x 15002 x 137 x 0.80 - 0.5 x

14、0,125=8.052mm(2-8)同理名乂厚度：S= S+ C1 + C2 + A =10mm由橢圓殼體的應(yīng)力分析可知，橢球殼體上的應(yīng)力分布是變化的，應(yīng)力分布隨點(diǎn)的位置不同而不同。當(dāng)時(shí)，最大薄膜應(yīng)力在橢球殼的頂點(diǎn)，其值為：(2-9)1代入數(shù)值得:即封頭選用0.125 x 750憶 2 x 8.05F11.643MPa kF06Gr19Ni10同一數(shù)字代號(hào)S30403,厚度S =10mm設(shè)計(jì)強(qiáng)度達(dá)到使用要求圖3-1攪拌裝置第三章反應(yīng)釜的攪拌裝置攪拌裝置由攪拌器、軸及其支撐組成。攪拌器的形式很多，根據(jù) 任務(wù)說(shuō)明書的要求，本次設(shè)計(jì)采用的是推進(jìn)式攪拌器。推進(jìn)式攪拌器 的特點(diǎn)是能使液體產(chǎn)生激烈流動(dòng)及湍

15、流運(yùn)動(dòng)的性能很高。推進(jìn)式攪拌 器的主要運(yùn)用范圍是攪拌及混合絕對(duì)粘度小于36000厘泊的各種流動(dòng)性的液體，以及制成乳濁液或懸浮液。3推進(jìn)式攪拌器機(jī)械設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是：確定攪拌軸的直徑、攪拌 器直徑、攪拌器與攪拌軸的連接結(jié)構(gòu)。進(jìn)行攪拌軸的強(qiáng)度設(shè)計(jì)和臨界 轉(zhuǎn)速校核、選擇軸的支撐結(jié)構(gòu)及材料的選用。由于介質(zhì)具有一定的腐 蝕性，攪拌裝置的材料選用與反應(yīng)罐主體材料相同的材料06Gr19Ni10同一數(shù)字代號(hào)S30403o由前三章的相關(guān)設(shè)計(jì)得知反應(yīng)釜凈直徑Di=1500mm，凈高 H=1900mm;工作溫度：25C；工作壓力：0.125MPa；攪拌目的：攪 拌均勻。第3.1節(jié)攪拌器形式的確定根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)要求，初

16、步設(shè)定攪拌器為兩層攪拌，采用三葉開啟渦輪式攪拌器（又稱為 螺旋推進(jìn)式攪拌器）。圖3-2推進(jìn)式攪拌器4(3-1)2 22 尹蔦 x 1800 = 120葉zn(3-3)攪拌器直徑Dj取標(biāo)準(zhǔn)值，即攪拌容器直徑的三分之一:Dj=Di/3=1500m/3=500mm底間距（C）即攪拌器距容器底部高度，通常底間距與攪拌容器內(nèi)徑比值一般在0.050.3范圍內(nèi)選取。則C=（ 0.050.3） Dj=15150mm（ 3-2）因?yàn)榈组g距比值越小，固相完全離底懸浮臨界轉(zhuǎn)數(shù)越小，所以在滿足底層槳軸向排量 的前提下，該比值盡量取得最小。但是考慮到實(shí)際生產(chǎn)中容器底部會(huì)出現(xiàn)一定量的沉積物,C值不能太??；C值太大攪拌效果

17、不足，結(jié)合實(shí)際取 C=130mm攪拌器浸入攪拌容器液面下的深度（S）,攪拌器浸入液體內(nèi)的最佳深度為：對(duì)于雙層攪拌器，攪拌器層間距（Sp）與槳徑之比一般為0.52范圍內(nèi)，由攪拌槳的 軸向作用范圍和反應(yīng)釜的高度決定攪拌槳層數(shù)。對(duì)于兩層以上的多層槳，要調(diào)整槳徑和層 數(shù)取得合理的層間距，達(dá)到攪拌效果好，軸功率低的效果。故:Sp=( 0.91.5) Di=2501000mm(3-4)取 Sp=700mm攪拌器和容器的幾何參數(shù)條件如表 3-15:表3-1攪拌器容器幾何參數(shù)條件擋板數(shù)量無(wú)攪拌器距容器底部距離內(nèi)150C= =5033擋板寬度無(wú)攪拌器潛液深度S=1200擋板與容器內(nèi)壁間距無(wú)攪拌器直徑Dj=500

18、攪拌器槳葉數(shù)量Zj=3攪拌器槳葉的螺距Pt=Dj=500表3-2推進(jìn)式槳葉尺寸表2djdd1螺釘ah鍵槽aP/n不大于d2bt1503060M1210540833.151 31 0.0082003060M1210545833.143 220.0082504080M12105551243.636 110.013004080M12126651243.639 590.014005090M16148951655.135 190.03150065110M1618101051870.634 390.06260065110M2022121251870.629 590.1170080140M202212150

19、2487.232 140.16注：表中P/n為攪拌器槳葉強(qiáng)度所允許的數(shù)值，其計(jì)算溫度4lieU41IQ1S166i皆U10?他no1121!71話IftO118MBB717?136116他its1H2072?S：35Z3T2尖的15&140U619?22924S2打242翌.271:U18d命A薊h鈿ISO3034*3 r3rir2C22TZriw1W15300303SM*ji*sr2IT44r締trw*ms118*VTEY70聊10artf3儲(chǔ)3H2545rn*ar21*12a*isR183VIE853004043*537*34r33*jr2護(hù)3亍2FI/?41Vzrir2 0.9諧波齒輪傳

20、動(dòng)諧波減速機(jī) 0.83圓柱齒輪傳動(dòng)開式傳動(dòng)，鑄齒（考慮軸承損失）0.9 0.93開式傳動(dòng)，鐵齒（考慮軸承損失）0.95單級(jí)圓柱齒輪減速器0.97 0.98雙級(jí)圓柱齒輪減速器0.95 0.96行星齒輪減速器0.9 0.93圓錐齒輪傳動(dòng)開式傳動(dòng)，鑄齒（考慮軸承損失）0.9 0.93開式傳動(dòng)，鐵齒（考慮軸承損失）0.9 0.93單級(jí)圓錐齒輪減速器0.9 0.93雙級(jí)圓錐一圓柱齒輪減速器0.9 0.93蝸桿傳動(dòng)自鎖的0.40 0.45單頭蝸桿0.70 0.75雙頭蝸桿0.80- 0.92三頭和四頭蝸桿0.40 0.45蝸桿傳動(dòng)圓弧面蝸桿傳動(dòng)0.85 0.95皮帶傳動(dòng)0.95 0.96鏈傳動(dòng)開式傳動(dòng) 鏈

21、浸入油池中傳動(dòng)0.92 0.940.95 0.97變速器無(wú)級(jí)變速器0.8軸承傳動(dòng)軸承 滑動(dòng)軸承0.99 0.9950.93 0.995沖 ni 0.95加用=9553 = 9553 x = 67.9N m n281r/min則由式3-2-4可得：圓整可得：di=65mm（攪拌軸標(biāo)準(zhǔn)值）52、按強(qiáng)度計(jì)算攪拌軸直徑d2 1）攪拌軸上的流體徑向力:X 10JFl =在 1 式中ki攪拌器的流體徑向系數(shù)取0.16?則也二1竺!*8 x Dj(3-10)2）攪拌器的質(zhì)量mj7.5Kg叫=強(qiáng) L p 10=x 65? x 2560 x 7850 x 10 9 66f7Kq3） 攪拌軸的質(zhì)量： ita亠丄f

22、 入工自= 2 1 m. + mf = 2 x 7.5 + 66,7 S0.7Kg4）攪拌軸的組合質(zhì)量：5）攪拌軸的臨界轉(zhuǎn)速：如果攪拌軸的工作轉(zhuǎn)速等于或接近于軸的固有頻率時(shí)，軸將發(fā)生強(qiáng)烈震動(dòng)，即發(fā)生共 振現(xiàn)象。發(fā)生共振時(shí)的轉(zhuǎn)速稱為臨界轉(zhuǎn)速。工程上軸的轉(zhuǎn)速應(yīng)避開臨界轉(zhuǎn)速。攪拌軸與攪 拌器作為一個(gè)整體，有多個(gè)臨界轉(zhuǎn)速。對(duì)于剛性軸，要求nW 0.7n故按保守值取:n2810?7=402r/mm（取攪拌軸的平衡精度 G=6.3mm/s）5G63e = 9,55 X = n=9,55 x= 0.2mm2816）攪拌軸的許用偏心距e7）攪拌軸的偏心力Fe(3-11)10J = S.7N兀1F 80.7x

23、2KT x0.291-0.728）攪拌器和攪拌軸的組合質(zhì)量m組重心至軸承的距離LeL2560nijLj + mL 7.5 x 2285 + 7.5 x 1585 + 66.7 xL、=1418 mmtn 組80.7（3-12）9）攪拌軸的徑向彎矩Mr因?yàn)閿嚢栎S在攪拌容器內(nèi)為垂直安裝，故其傾角a =0。5則有：+ I(64,4106三、攪拌軸強(qiáng)度校核1、對(duì)軸的強(qiáng)度進(jìn)行校核計(jì)算WP式中Wp對(duì)于實(shí)心軸nd? jl - 75r竹二肓匚 279297.116I I攪拌軸傳遞的最大扭矩%豪9?h 52m各數(shù)據(jù)代入式3-2-12得2、對(duì)軸的剛度進(jìn)行校核計(jì)算攪拌軸的扭轉(zhuǎn)角：Gd(3-17)即：- 1：1：=

24、4.43 x I 爐 Pa = 443 MPa 75=120150,取 di=120mmI 攪拌器槳葉寬度在軸線上的投影長(zhǎng)度，但I(xiàn)不得小于d。查表3-3-1得：l=195mm采用鍵連接的方式，查表3-3-2及參考資料:鍵的工作長(zhǎng)度I=110mm 鍵的高度h=11mm 鍵的寬度B=18mm 62、鍵連接強(qiáng)度校核計(jì)算 鍵鏈接的擠壓強(qiáng)度條件式中Mn q攪拌軸上每個(gè)攪拌器的扭矩Mn =9553 N uhn(3-19)Pk每一層攪拌器的設(shè)計(jì)功率(3-20)=Popir )j = 036 * 1050* 4.6833* O.53= 1213 15 W= 1.21 KWhk各數(shù)值代入可得:鍵的高度11mm鍵

25、的工作長(zhǎng)度110mm攪拌器轉(zhuǎn)速281r/mi n攪拌軸直徑65mm氏= 2,09 MPa 叭二 137 MPa鍵連接的剪切強(qiáng)度條件(3-21)式3-3-4中t鍵的剪應(yīng)力MPa鍵的寬度 18mm各數(shù)值代入式3-3-4中得：卜=251阮% =琢隔第3.4節(jié)攪拌軸的支撐一般攪拌軸可依靠減速器內(nèi)的一對(duì)軸承支承。當(dāng)攪拌軸較長(zhǎng)時(shí)，軸的剛度條件變壞。為保證攪拌軸懸臂穩(wěn)定性，軸的懸臂長(zhǎng)L,軸徑d和兩軸承間距a應(yīng)滿足以下關(guān)系：L/a4 5, L/d 450,否則就要增加中間軸承或底軸承。由于本次的設(shè)計(jì)中軸的懸臂長(zhǎng)L,軸徑d和兩軸承間距a不能滿足這兩個(gè)要求，故增加軸承。攪拌軸的支承常采用滾動(dòng)軸承。安裝軸承處的公差

26、帶常采用K6.外殼孔的公差帶常采用H7。安裝軸承處軸的配合表面粗糙度 Ra取0.81.6外殼孔與軸承配合表面粗糙度 Ra取 1.65為保證攪拌軸的穩(wěn)定，防止在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中產(chǎn)生晃動(dòng)，在罐底部加上了軸承，稱之為底軸承，攪拌軸的底軸承選用參考資料推薦結(jié)構(gòu)，其機(jī)構(gòu)特點(diǎn)是再不拆除攪拌軸的情況下可裝、拆底軸承。其形式有兩種：1型為碳鋼軸承；U型為不銹鋼軸承。本次設(shè)計(jì)選用U型，其結(jié)構(gòu)和尺寸查圖3-4-1和表3-4-1表3-6 攪拌軸底軸承尺寸表軸徑 d d1d2d3L L1 L2L3B B1B2HH1S l I1序號(hào)13022384522512815575130407017014085514250406070

27、2651521809516558902101701078173806595105360200235135240901303102501010817第四章3M3反應(yīng)釜的傳動(dòng)裝置反應(yīng)釜的攪拌器是由傳動(dòng)裝置來(lái)帶動(dòng)。傳動(dòng)裝置設(shè)置在釜頂封頭的上部，傳動(dòng)裝置一 般由電動(dòng)機(jī)、減速機(jī)、機(jī)架、傳動(dòng)軸、攪拌軸、聯(lián)軸器、攪拌軸軸封、安裝底蓋、凸緣法 蘭、攪拌軸中間支承軸承、攪拌軸底軸承等零部件組成。其設(shè)計(jì)內(nèi)容一般包括：電機(jī)、減 速機(jī)的選型，選擇聯(lián)軸器，選用和設(shè)計(jì)機(jī)架和底座等。第4.1節(jié)常用電機(jī)及其連接設(shè)備選用電機(jī)主要是考慮到它的系列， 功率，轉(zhuǎn)速，以及安裝形式和防爆要求等幾項(xiàng) 內(nèi)容。最常用的為丫系列全封閉自扇冷式鼠

28、籠轉(zhuǎn)子三相異步電動(dòng)機(jī)。能防止灰塵、鐵屑或 其他雜物進(jìn)入電機(jī)內(nèi)部。丫系列使用于拖動(dòng)對(duì)起動(dòng)性能、調(diào)速性能、轉(zhuǎn)差率均要求的一般 機(jī)械，更適合用于灰塵較多、水土飛濺的地方。適用于環(huán)境溫度不超過40C海拔不超過1000m,額定電壓380V，3Kw以下為丫接法，其他均為接法。采用防爆安全型異步電 動(dòng)機(jī)，產(chǎn)品代號(hào)YA （老代號(hào)JA）。電機(jī)功率必須滿足攪拌器運(yùn)軸功率與傳動(dòng)系統(tǒng)，軸封系統(tǒng)功率損失的要求，還要考慮 到又時(shí)在攪拌過程操造作中會(huì)出現(xiàn)不利條件造成功率過大電機(jī)功率可按下式確定：mP=(4-1)式中：p攪拌軸所消耗的功率 p=2 KWPm攪拌軸軸封處的摩擦損耗功率。本次設(shè)計(jì)采用機(jī)械軸封，功率消耗小Pm=0.

29、6 KWn攪拌機(jī)傳動(dòng)裝置各零部件的傳動(dòng)效率選取n =0.9 0.96帶入各數(shù)值得：Pd=2.89KW則需選用功率為3Kw的電機(jī)。由于設(shè)備技術(shù)協(xié)議中對(duì)電機(jī)的防爆防護(hù)等有要求。而電機(jī)防爆等級(jí)由3部分構(gòu)成：1）在爆炸性氣體區(qū)域（0區(qū)、1區(qū)、2區(qū)）不同電氣設(shè)備使用安全級(jí)別的劃分。如旋轉(zhuǎn) 電機(jī)選型分為隔爆型（代號(hào)d）、正壓型（p）、增安型（e）、無(wú)火花型（n）2）氣體或蒸氣爆炸性混合物等級(jí)的劃分，分為U A、U B、U C三種，這些等級(jí)的劃分 主要是依照最大試驗(yàn)安全間隙（MESG）或最小點(diǎn)燃電流（MICR ）來(lái)區(qū)分的。3) 引燃某種介質(zhì)的溫度分組的劃分。主要分為 T1 : 450Cv T、T2: 300

30、vT 450C、T3: 200v TW 3003、T4: 135v T 2002、T5: 100v T 135、 T6: 85v T 0.83單級(jí)三角皮帶利用少齒差內(nèi)嚙合行傳動(dòng)的加速裝星傳動(dòng)的減速裝置，置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，利用行星輪為故減速比大，壽命長(zhǎng)，兩級(jí)同中心距斜過載時(shí)會(huì)產(chǎn)生柔輪的少齒差故障少。裝拆方便，齒輪傳動(dòng)的減速打滑現(xiàn)象，因此內(nèi)嚙合行星傳主要特點(diǎn)結(jié)構(gòu)緊湊，與同功率裝置，傳動(dòng)比準(zhǔn)能起安全保護(hù)動(dòng)的減速裝的渦輪減速器相比，確，壽命長(zhǎng)作用。但由于皮置，減速比可效率咼而體積可少一帶滑動(dòng)故不能很大半左右保證精確地傳動(dòng)比功率、按輸出軸軸徑三角皮帶型號(hào)、柔輪分度圓直特性參數(shù)而分的機(jī)型號(hào)、減速中心距根數(shù)徑比

31、對(duì)過載和沖擊載荷有允許正反旋轉(zhuǎn)；允許正反旋轉(zhuǎn)；可不需多級(jí)傳較強(qiáng)的承受能力，可采用夾殼聯(lián)軸器一般以?shī)A殼聯(lián)動(dòng)而用于轉(zhuǎn)速短期過載75%;允許或彈性塊聯(lián)軸器軸器與攪拌軸極低的攪拌傳應(yīng)用條件正反旋轉(zhuǎn)；可用于有與攪拌軸連接；連接，攪拌器重動(dòng)裝置；可用防爆要求的車間；與不允許承受不外量可由本機(jī)承于有防爆要求電動(dòng)機(jī)直聯(lián)供應(yīng)加軸向載荷；適受，不能用于防的車間用于可連續(xù)攪拌 的化工設(shè)備；可 用于有防爆要求 的車間；與電動(dòng) 機(jī)直聯(lián)供應(yīng)爆要求的車間；適用于連續(xù)攪 拌設(shè)備的化工 設(shè)備故選用兩級(jí)齒輪減速機(jī)，在兩級(jí)齒輪減速機(jī)的個(gè)型號(hào)中選用 TR系列斜齒輪硬齒面減速機(jī)。圖4-1TRF型減速機(jī)實(shí)體模型TR系列斜齒輪硬齒面減速機(jī)

32、是通用性強(qiáng)、組合性好、承載 能力高的一種減速機(jī)，它不僅很方便地獲得各種不同的傳 動(dòng)比，而且效率咼、振動(dòng)小、允許有咼的軸伸徑向載荷。 能與多種減、變速機(jī)組合，實(shí)現(xiàn)使用上所需的要求，同時(shí) 有利于國(guó)產(chǎn)化配套傳動(dòng)裝置。表4-3 TRF輸入功率及許用轉(zhuǎn)率減速機(jī)型號(hào)結(jié)構(gòu)形式輸入功率傳動(dòng)比許用轉(zhuǎn)矩28TRTRF0.18-33.83-135.09130380.18-33.83-134.8285480.18-5.53.83-176.88200580.18-7.54.39-186.89300680.18-7.54.39-199.81450780.18-115.21-195.24600880.55-18.55.36

33、-246.54820980.55-304.49-289.7415501082.2-455.06-289.164300反應(yīng)釜的立式減速機(jī)的選用根據(jù)：軸轉(zhuǎn)速 n=281r/min電機(jī)功率為2.74Kw查表4-3可選TR 一1*10打 鈿TRFbjTRF 88型減速機(jī)，其尺寸從表 4-4中選取。（HG 5-745-78標(biāo)準(zhǔn)中選?。﹏tx $di圖4-2 TR、TRF型減速機(jī)的安裝尺寸圖查詢參考資料7表15-8選得：電動(dòng)機(jī) 功率為4 Kw 轉(zhuǎn)速為750r/min查選取電動(dòng)機(jī)型號(hào)為：JQO2-51-8第4.3節(jié)安裝底蓋標(biāo)準(zhǔn)安裝底蓋用于支撐機(jī)架、軸封的裝置。適用于設(shè)計(jì)壓力為0.1 1.6MPa,設(shè)計(jì)溫度為

34、-20 +30C的工況下。采用螺栓等緊固件，上與機(jī)架連接，下與凸緣法蘭連接。是整個(gè)攪拌傳動(dòng)裝置與容器連接的主要連接件。表4-4安裝底蓋、機(jī)架、傳動(dòng)軸、攪拌容器系列組配mm安裝底盤公稱 直徑DN機(jī)架公稱直徑DN常用攪拌 容器公稱直徑DN傳動(dòng)軸軸徑d30405060708090100110120130140150200200200-500600250-250250250-7008001000300200*200*-300300300-12001400400200*200*250*250300300400400-15001800500200*200*250*300*300*3004005005005

35、00500-20002200700200*200*250*300*300*300400400500500700700700700240026002800200*200*250*300*300*300*400*4005005007007007007003000900200*200*250*300*300*300*400*400500500700700700700320034003600注：1、表中的“一表示這種組配在結(jié)構(gòu)的幾何學(xué)上不可能2、帶*之?dāng)?shù)值表示這種組配結(jié)構(gòu)不常用3、表中容器公稱直徑可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和需要更改安裝底盤常用的結(jié)構(gòu)形式有8種：表4-5安裝底蓋形式傳動(dòng)軸安裝形式密封面形式凸面（R）凹

36、面（M）整體襯里（L）整體襯里（L）上裝式（S）RSLRSMSLMS下裝式（X）RXLRXMXLMXmm圖4-4 RX和LRX型安裝底蓋設(shè)計(jì)選取了 RS型安裝底蓋。其主要尺寸查表4-3-3圖4-3 MX和LMX型安裝底蓋圖4-5 RS和LRS型安裝底蓋一安裝底蓋公稱直徑機(jī)架公稱直徑d2K螺柱孔d6(h7)Ki螺紋孔S數(shù)量d5數(shù)量d7400250565515162629035012M2050表4-6安裝底蓋外形尺寸30032040012M20400415-500300670620202632040012M206540041551516M24500520-700300830780282632040012M208240041551516M2450052062020M24700670-90040010459