反應(yīng)釜畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、反應(yīng)釜設(shè)計(jì)的有關(guān)內(nèi)容一、設(shè)計(jì)條件及設(shè)計(jì)內(nèi)容分析由設(shè)計(jì)條件單可知，設(shè)計(jì)的反應(yīng)釜體積為1.0；攪拌軸的轉(zhuǎn)速為200,軸的功率為4kw;攪拌槳的形式為推進(jìn)式；裝置上設(shè)有5個(gè)工藝接管、2個(gè)視鏡、4個(gè)耳式支座、1個(gè)溫度計(jì)管口。反應(yīng)釜設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要有：（1） 釜體的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性計(jì)算和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；（2） 夾套的的強(qiáng)度、剛度計(jì)算和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；（3） 設(shè)計(jì)釜體的法蘭聯(lián)接結(jié)構(gòu)、選擇接管、管法蘭；（4） 人孔的選型及補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算；（5） 支座選型及驗(yàn)算；（6） 視鏡的選型；（7） 焊縫的結(jié)構(gòu)與尺寸設(shè)計(jì)；（8） 電機(jī)、減速器的選型；（9） 攪拌軸及框式攪拌槳的尺寸設(shè)計(jì)；（10）選擇聯(lián)軸器；（11）設(shè)計(jì)機(jī)架結(jié)構(gòu)及尺寸；（

2、12）設(shè)計(jì)底蓋結(jié)構(gòu)及尺寸；（13）選擇軸封形式；（14）繪總裝配圖及攪拌軸零件圖等。第一章 反應(yīng)釜釜體的設(shè)計(jì)1.1 釜體 、的確定1.1.1 釜體的確定將釜體視為筒體，取l/d=1.1由v=(/4)，l=1.1則，圓整由314頁表16-1查得釜體的1.1.2釜體pn的確定由設(shè)計(jì)說明書知釜體的設(shè)計(jì)壓力0.21.2 釜體筒體壁厚的設(shè)計(jì)1.2.1設(shè)計(jì)參數(shù)的確定設(shè)計(jì)壓力p1：p10.2mpa；液柱靜壓力 p1h=10(-6)1.0103101.1=0.011mpa 計(jì)算壓力p1c： p1c=p1+p1h=0.2+0.011=0.211mpa；設(shè)計(jì)溫度t1： 100 ；焊縫系數(shù)： 0.85許用應(yīng)力：根據(jù)

3、材料q235-b、設(shè)計(jì)溫度100，由參考文獻(xiàn)知113；鋼板負(fù)偏差：0.6（gb6654-96）；腐蝕裕量：3.0。1.2.2 筒體壁厚的設(shè)計(jì)由公式 得：+0.6+3.0=4.7mm圓整 剛度校核：碳素鋼的考慮筒體的加工壁厚不小于5mm，故筒體的壁厚取1.3 釜體封頭的設(shè)計(jì)1.3.1 封頭的選型 釜體的下封頭選標(biāo)準(zhǔn)橢球型，代號(hào)eha、標(biāo)準(zhǔn)jb/t47462002。1.3.2 設(shè)計(jì)參數(shù)的確定 設(shè)計(jì)壓力p1：p10.2mpa；液柱靜壓力 p1h=10(-6)1.0103101.1=0.011mpa 計(jì)算壓力p1c： p1c=p1+p1h=0.2+0.011=0.211mpa；設(shè)計(jì)溫度t1： 100

4、；焊縫系數(shù)： 0.85許用應(yīng)力：根據(jù)材料q235-b、設(shè)計(jì)溫度100，由參考文獻(xiàn)知113；鋼板負(fù)偏差：0.6（gb6654-96）；腐蝕裕量：3.0。1.3.3 封頭的壁厚的設(shè)計(jì) 由公式得 = 4.7圓整得1.3.4封頭的直邊尺寸、體積及重量的確定根據(jù)，由參考文獻(xiàn)附表4-2知：直邊高度h2： 25容 積v： 0.1505曲邊高度h1： 250內(nèi)表面積a： 1.1625 質(zhì) 量m: 53.78kg1.4 筒體長度1的設(shè)計(jì)1.4.1筒體長度h的設(shè)計(jì)筒體高度h1=（v-v封)/v1m=(1-0.1505)/0.785=1.082m圓整h1至1100mm 1.4.2釜體長徑比的復(fù)核l /di=h1/d

5、i =1100 / 1000 = 1.1 在11.3的范圍內(nèi)，故所求長徑比滿足要求。1.5 外壓筒體壁厚的設(shè)計(jì)1.5.1設(shè)計(jì)外壓的確定 由設(shè)計(jì)條任務(wù)書可知，夾套內(nèi)介質(zhì)的壓力為0.3mpa，取設(shè)計(jì)外壓=0.3。 1.5.2 圖算法設(shè)計(jì)筒體的壁厚設(shè)筒體的壁厚8，則： =8-3.8 = 4.2， =1016，。 在參考文獻(xiàn)圖4-5中的坐標(biāo)上找到1.012的值，由該點(diǎn)做水平線與對(duì)應(yīng)的線相交，沿此點(diǎn)再做豎直線與橫坐標(biāo)相交，交點(diǎn)的對(duì)應(yīng)值為：0.ooo4。再由參考文獻(xiàn)圖4-6中選取，在水平坐標(biāo)中找到=2.810-4點(diǎn)，由該點(diǎn)做豎直線與對(duì)應(yīng)的材料溫度線相交，沿此點(diǎn)再做水平線與右方的縱坐標(biāo)相交，得到系數(shù)的值為：

6、155mpa、=2.00105。 根據(jù)=得： =0.64（）因?yàn)?.3 0.64，所以假設(shè)8合理，取筒體的壁厚8。1.6 外壓封頭壁厚的設(shè)計(jì)1.6.1 設(shè)計(jì)外壓的確定 封頭的設(shè)計(jì)外壓與筒體相同，即設(shè)計(jì)外壓=0.1。1.6.2 封頭壁厚的計(jì)算設(shè)封頭的壁厚=8，則: =8-3.8 = 4.2，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)橢球形封頭=0.9，0.91000=900（）， =900/4.2= 241.29計(jì)算系數(shù)：= 5.1810-4在參考文獻(xiàn)圖4-5中選取，在水平坐標(biāo)中找到=5.1810-4點(diǎn)，由該點(diǎn)做豎直線與對(duì)應(yīng)的材料溫度線相交，沿此點(diǎn)再做水平線與右方的縱坐標(biāo)相交，得到系數(shù)的值為值為：78、=2.00105根據(jù)=得：

7、 =0.322（）因?yàn)?.3 0.322，所以假設(shè)8合理，考慮到與筒體的焊接，符合封頭的壁厚與筒體一致，故取8。由jb/t 473795知釜體封頭的結(jié)構(gòu)如下圖，封頭質(zhì)量：72.05（）下表為釜體封頭的尺寸：第二章 反應(yīng)釜夾套的設(shè)計(jì)2.1 夾套的、的確定2.1.1夾套的確定 由夾套的筒體內(nèi)徑與釜體筒體內(nèi)徑之間的關(guān)系可知：1000+100=1100（） 故取=1100mm2.1.2 夾套的確定由設(shè)備設(shè)計(jì)條件單知，夾套內(nèi)介質(zhì)的工作壓力為0.3，取0.32.2 夾套筒體的設(shè)計(jì) 2.2.1 夾套筒體壁厚的設(shè)計(jì)由公式 得：+0.6+3.0=4.8mm圓整 剛度校核：碳素鋼的考慮夾套筒體與釜體筒體壁厚一致，

8、故筒體的壁厚取 2.2.2 夾套筒體長度的初步設(shè)計(jì) h筒=0.827m=827mm 圓整后 h筒=900mm2.3 夾套封頭的設(shè)計(jì) 2.3.1 封頭的選型夾套的下封頭選標(biāo)準(zhǔn)橢球型，內(nèi)徑與筒體相同（1400）。代號(hào)eha，標(biāo)準(zhǔn)jb/t47462002。夾套的上封頭選帶折邊錐形封頭，且半錐角。 2.3.2 橢球形封頭壁厚的設(shè)計(jì)因?yàn)闉槌?.3，所以需要根據(jù)剛度條件設(shè)計(jì)封頭的最小壁厚。 11003800，取2/1000且不小于3 另加， min3+3=6（），圓整=8。對(duì)于碳鋼制造的封頭壁厚取=8。 2.3.3橢球形封頭結(jié)構(gòu)尺寸的確定夾套封頭的尺寸見下表：直邊高度深 度容 積質(zhì) 量252750.19

9、8086.49封頭的下部結(jié)構(gòu)如下圖：由設(shè)備設(shè)計(jì)條件單知：下料口的40，封頭下部結(jié)構(gòu)的主要結(jié)構(gòu)尺寸116。2.3.4帶折邊錐形封頭壁厚的設(shè)計(jì)考慮到封頭的大端與夾套筒體對(duì)焊，小端與釜體筒體角焊，因此取封頭的壁厚與夾套筒體的壁厚一致，即8。2.3.5 封頭結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)公稱直徑dn/mm總深度h/mm內(nèi)表面積a/m2容積v/m311004002.55680.8602.3.6 帶折邊錐形封頭壁厚的設(shè)計(jì) 由于封頭過渡部分與錐體部分受力情況不同，分兩部分計(jì)算 過渡部分： k=0.68 f=0.554 ，選型為cha。 錐體部分： 考慮到與夾套筒體的焊接，故圓整2.4 傳熱面積的校核 =1000mm釜體下封頭的

10、內(nèi)表面積 = 1.1625=1000mm筒體（1高）的內(nèi)表面積= 3.142夾套包圍筒體的表面積= = 3.140.9=2.826（2）+=1.1625 + 2.826=3.9885 釜內(nèi)進(jìn)行的反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，則需進(jìn)行傳熱面積的校核，即：將+ = 5.6429 2與工藝需要的傳熱面積進(jìn)行比較。+=3.98853，滿足要求。第三章 反應(yīng)釜釜體及夾套的壓力試驗(yàn)3.1釜體的水壓試驗(yàn)3.1.1水壓試驗(yàn)壓力的確定 水壓試驗(yàn)的壓力：，查.0 。 3.1.2液壓試驗(yàn)的強(qiáng)度校核 由 得： 0.9 =0.92350.85=179.8（）由29.88 0.9 =179.8 故液壓強(qiáng)度足夠3.1.3壓力表的量程、水

11、溫及水中濃度的要求 壓力表的最大量程：p表=2=20.25=0.5 或1.5pt p表4pt 即0.375mpa p表1 水溫15 水中濃度253.1.4水壓試驗(yàn)的操作過程操作過程：在保持釜體表面干燥的條件下，首先用水將釜體內(nèi)的空氣排空，再將水的壓力緩慢升至0.25，保壓不低于30，然后將壓力緩慢降至0.2，保壓足夠長時(shí)間，檢查所有焊縫和連接部位有無泄露和明顯的殘留變形。若質(zhì)量合格，緩慢降壓將釜體內(nèi)的水排凈，用壓縮空氣吹干釜體。若質(zhì)量不合格，修補(bǔ)后重新試壓直至合格為止。水壓試驗(yàn)合格后再做氣壓試驗(yàn)。3.2夾套的液壓試驗(yàn)3.2.1液壓試驗(yàn)壓力的確定 液壓試驗(yàn)的壓力：，查=1.0 =1.250.31

12、.0=0. 375，取=0.3753.2.2液壓試驗(yàn)的強(qiáng)度校核 由得： =49.3（） 49.3 0.9 =0.923510.85=179.8（） 液壓強(qiáng)度足夠3.2.3壓力表的量程、水溫的要求 壓力表的量程：p表= 2=20.375=0.75或1.5pt p表4pt 即 0.5625mpa p表1.5mpa水溫5。3.2.4液壓試驗(yàn)的操作過程 在保持夾套表面干燥的條件下，首先用水將夾套內(nèi)的空氣排空，再將水的壓力緩慢升至0.375，保壓不低于30min，然后將壓力緩慢降至0.3，保壓足夠長時(shí)間，檢查所有焊縫和連接部位有無泄露和明顯的殘留變形。若質(zhì)量合格，緩慢降壓將夾套內(nèi)的水排凈，用壓縮空氣吹干

13、。若質(zhì)量不合格，修補(bǔ)后重新試壓直至合格為止。第四章 反應(yīng)釜附件的選型及尺寸設(shè)計(jì)4.1釜體法蘭聯(lián)接結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：法蘭的設(shè)計(jì)、密封面形式的選型、墊片設(shè)計(jì)、螺栓和螺母的設(shè)計(jì)。4.1.1法蘭的設(shè)計(jì) (1)根據(jù)1000mm、0.6，由參考文獻(xiàn)附表4-4，確定法蘭的類型為甲型平焊法蘭。標(biāo)記：法蘭rf1000-0.6 jb/t4701-2000材料：20鍛(2)法蘭的結(jié)構(gòu)如下圖：具體的結(jié)構(gòu)尺寸見下表：公稱直徑dn/法蘭/螺栓d規(guī)格數(shù)量1000113010901055104510424823m20364.1.2密封面形式的選型根據(jù)0.61.6、介質(zhì)溫度100和介質(zhì)的性質(zhì)，由參考文獻(xiàn)知密封面形式為光滑

14、面。4.1.3墊片的設(shè)計(jì) 由參考文獻(xiàn)表16-14得墊片選用耐油橡膠石棉墊片，材料為耐油橡膠石棉板（gb/t539），結(jié)構(gòu)及尺寸如下：1045100044.1.4螺栓、螺母和墊圈的尺寸規(guī)格 本設(shè)計(jì)選用六角頭螺栓（a級(jí)和b級(jí)、gb/t5782-2000）、型六角螺母（a級(jí)、gb/t6172.1-2000）。 平墊圈（100hv、gb/t95-2002）。螺栓長度的計(jì)算： 螺栓的長度由法蘭的厚度（）、墊片的厚度（）、螺母的厚度（）、墊圈厚度（）、螺栓伸出長度確定。 其中=48、=4、=10、=1、螺栓伸出長度取=0.323 螺栓的長度為： =120.9（）取120 螺栓標(biāo)記： gb/t5782-20

15、00 m20120 螺母標(biāo)記： gb/t6172.1-2000m20墊圈標(biāo)記： gb/t95-2002 24-100hv （5）法蘭、墊片、螺栓、螺母、墊圈的材料 根據(jù)甲型平焊法蘭、工作溫度200r/min時(shí)，都應(yīng)做臨界轉(zhuǎn)速校核。由于反應(yīng)釜的攪拌軸轉(zhuǎn)速=200，故不作臨界轉(zhuǎn)速校核計(jì)算。5.2聯(lián)軸器的型式及尺寸的設(shè)計(jì)聯(lián)軸器的型式選用剛性凸緣聯(lián)軸器（gt45），標(biāo)記為：gt45。由參考文獻(xiàn)確定聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)和尺寸如下：gt型凸緣聯(lián)軸器的剛性及尺寸表標(biāo)定符號(hào)孔徑dg（h7）mnmaxnm主要尺寸,mm質(zhì)量kgdd1d0hh1h2h3d0ndmrgt4545160014511575162852025m1

16、24m1248.3165.3推進(jìn)式攪拌器尺寸的設(shè)計(jì)推進(jìn)式攪拌器的直徑dj常取罐體內(nèi)徑d1的1/51/2，以dj=0.33 d1最為常見，dj=0.331000=330mm,由參考文獻(xiàn)表4-6，可將其圓整至300mm.推進(jìn)式攪拌器如下圖所示，類似風(fēng)扇扇葉結(jié)構(gòu)。它與軸的連接是通過軸套用平鍵或緊定螺釘固定，軸端加固定螺母。推進(jìn)式攪拌器的尺寸見下表：(mm)djdd1d0鍵槽h質(zhì)量，kgn/nbt不大于3004080m121243.6653.620.025.4攪拌軸的結(jié)構(gòu)及尺寸的設(shè)計(jì)5.4.1攪拌軸結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)攪拌軸成階梯形，其主要目的是便于軸上零件的裝拆、區(qū)分加工表面和利用軸肩定位等。攪拌軸的結(jié)構(gòu)型式

17、應(yīng)根據(jù)軸上安裝的攪拌器類型、支承的結(jié)構(gòu)和數(shù)量、以及與聯(lián)軸器的連接要求而定，還要考慮腐蝕等因素的影響。具體的結(jié)構(gòu)見零件圖5.4.2攪拌軸的尺寸設(shè)計(jì)(1)加固定螺母的軸端直徑為m36，長度l1=182+=50mm。(2)安裝攪拌器的軸段由攪拌器的尺寸參數(shù)確定此段軸的直徑為40，長度l2=h-3=65-3=62mm。(3)釜內(nèi)的主體軸段此處軸徑變化主要是為了攪拌器的安裝和定位，通常取半徑差a(0.070.1)d，所以此處軸徑為45，長度l3=1135-65/2+4+15.5=1122mm。(4)安裝分半環(huán)的軸段為便于分半環(huán)的安裝，可取直徑40，l4=12。(5)安裝填料密封的軸段考慮到填料密封的尺寸

18、參數(shù)，取此處軸徑為50，長度l5=340-4-(22.752-3)+14.5=308mm。(6)安裝軸承的軸段考慮到所選的30211型軸承，此處軸徑為55，長度l6=2t-3=222.75-3=42.5mm。(7)安裝軸承壓蓋并定位軸承的軸段此處軸徑的變化是為了軸承的定位和軸承壓蓋的安裝，通常取半徑差a(0.070.1)d，所以此處軸徑可取60，取長度l7=56mm。(8)安裝聯(lián)軸器的軸段此處軸徑變化是為了聯(lián)軸器的定位和安裝，考慮到聯(lián)軸器的尺寸參數(shù)，此處軸徑為55，長度l8=72mm。(9)安裝螺母的軸段此處軸徑為m36，長度l9=18+2=20mm。所以攪拌軸的總長 l= l1+l2+l3+

19、l4+l5+l6+l7+l8+l9 =50+62+1122+12+308+42.5+56+72+20=1744.5mm5.4.3軸上鍵的選擇與設(shè)計(jì)安裝攪拌器的軸段：鍵1256 gb/t 10962003；安裝聯(lián)軸器的軸段：鍵1665 gb/t 10962003。 第六章 傳動(dòng)裝置的選型和尺寸計(jì)算6.1電動(dòng)機(jī)的選型由于反應(yīng)釜里的物料腐蝕情況微弱且沒有防爆要求，所以可選擇最常用的y系列全封閉自扇冷式三相異步電動(dòng)機(jī)。電機(jī)功率必須滿足攪拌器運(yùn)轉(zhuǎn)功率與傳動(dòng)系統(tǒng)、軸封系統(tǒng)功率損失的要求，還要考慮到有時(shí)在攪拌操作中會(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：pd=(p+pm)/式中pd電機(jī)功率； p攪

20、拌器功率（已經(jīng)給出為4kw）；pm軸封系統(tǒng)的摩擦損失；傳動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械效率（由參考文獻(xiàn)表4-8，可取0.992）。所以pd=（4+）/0.9924kw由參考文獻(xiàn)附表5-4，選用y132m1-6型電動(dòng)機(jī)，額定功率為4kw，滿載轉(zhuǎn)速為960r/min。6.2減速機(jī)的選型反應(yīng)釜用的立式減速機(jī)，主要類型有諧波減速機(jī)、擺線針輪行星減速機(jī)、二級(jí)齒輪減速機(jī)和v帶傳動(dòng)減速機(jī)。根據(jù)電機(jī)的功率p=4kw、攪拌軸的轉(zhuǎn)速n=200 r/min，查參考文獻(xiàn)表4-11，可選用lc齒輪減速機(jī)，其型號(hào)尺寸從hg 574678標(biāo)準(zhǔn)中查得為lc100-11。在相同速比范圍內(nèi)，較之于其他傳動(dòng)來說，兩級(jí)齒輪減速機(jī)傳動(dòng)具有體積小、效率高、制造成本低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、裝配檢修方便等，傳動(dòng)比準(zhǔn)確，壽命長。減速機(jī)的外形安裝尺寸見參考文獻(xiàn)。6.3機(jī)架的設(shè)計(jì)由于反應(yīng)釜傳來的軸向力不大，減速機(jī)輸出軸使用了剛性凸緣聯(lián)軸器，且反應(yīng)釜使用不帶內(nèi)置軸承的機(jī)械密封，故選用wj型單支點(diǎn)機(jī)架（hg2156695）。機(jī)架代號(hào)為dj35。機(jī)架的結(jié)構(gòu)如下圖所示：dj單支點(diǎn)機(jī)架的主要尺寸見下表：機(jī)架代號(hào)h2h3h4h5h6輸入端接口輸出端接口h質(zhì)量，kgd1d2d3n1-md4d5d6n2-dj353401524561702002306-m1026032036012-14600786.4反應(yīng)釜的軸封裝置設(shè)計(jì)6.4.1