課程設(shè)計(jì)——夾套反應(yīng)釜

1、課程設(shè)計(jì)任務(wù)說(shuō)明書摘要 本文簡(jiǎn)要地說(shuō)明了夾套反應(yīng)釜的設(shè)計(jì)方法、理論依據(jù)及設(shè)計(jì)思路。該文在計(jì)算方面主要介紹了強(qiáng)度計(jì)算。強(qiáng)度計(jì)算主要包括由給定工藝參數(shù)進(jìn)行的筒體和夾套的力學(xué)分析，反應(yīng)釜液壓試驗(yàn)校核，支座、視鏡的選擇及強(qiáng)度校核，攪拌裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算及攪拌器的選型和攪拌軸長(zhǎng)度的確定。關(guān)鍵詞：壓力容器 反應(yīng)釜 攪拌設(shè)備 AbstractThis study introduces the general reaction kettle, the reaction kettle design background and purpose, the reaction kettle of domestic .In

2、 the aspect of calculation it introduces the strength calculation. Strength calculation by a given process parameters include the mechanical analysis of the cylinder and clip , the respective reaction kettle hydraulic test , the choice and strength check of bearing and lens , mixing device design ca

3、lculation and blender selection and determination of stirring shaft length.Keywords: Pressure vessel Reaction kettle Mixing equipment 引言課程設(shè)計(jì)是本專業(yè)教學(xué)中綜合性和實(shí)踐性較強(qiáng)的教學(xué)環(huán)節(jié)，是理論聯(lián)系實(shí)際的橋梁，是學(xué)生體察工程實(shí)際問(wèn)題復(fù)雜性，學(xué)習(xí)嘗試化工機(jī)械設(shè)計(jì)。課程設(shè)計(jì)不同于平時(shí)的作業(yè)，在設(shè)計(jì)中需要同學(xué)獨(dú)立自主的解決所遇到的問(wèn)題、自己做出決策，根據(jù)老師給定的設(shè)計(jì)要求自己選擇方案、查取數(shù)據(jù)、進(jìn)行過(guò)程和設(shè)備的設(shè)計(jì)計(jì)算，并要對(duì)自己的選擇做出論證和核算，經(jīng)過(guò)反復(fù)的比較

4、分析，擇優(yōu)選定最理想的方案和合理的設(shè)計(jì)。課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)能力的重要實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。在教師指導(dǎo)下，通過(guò)課程設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立地運(yùn)用所學(xué)到的基本理論并結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際的知識(shí)，綜合地分析和解決生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題的能力。因此，當(dāng)學(xué)生做課程設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)達(dá)到以下幾個(gè)目的： 熟練掌握查閱文獻(xiàn)資料、收集相關(guān)數(shù)據(jù)、正確選擇公式，當(dāng)缺乏必要的數(shù)據(jù)時(shí)，尚需要自己通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定或到生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)際查定。 在兼顧技術(shù)先進(jìn)性、可行性、經(jīng)濟(jì)合理的前提下，綜合分析設(shè)計(jì)任務(wù)要求，確定化工工藝流程，進(jìn)行設(shè)備選型，并提出保證過(guò)程正常、安全可行所需的檢測(cè)和計(jì)量參數(shù)。 準(zhǔn)確而迅速的進(jìn)行過(guò)程計(jì)算及主要設(shè)備的工藝設(shè)計(jì)計(jì)算及選型。 用精煉的語(yǔ)言、簡(jiǎn)潔

5、的文字、清晰地圖表來(lái)表達(dá)自己的設(shè)計(jì)思想和計(jì)算結(jié)果。課程設(shè)計(jì)是一項(xiàng)很繁瑣的設(shè)計(jì)工作。除此之外，還要考慮諸多的政策、法規(guī)，因此在課程設(shè)計(jì)中要有耐心，注意多專業(yè)、多學(xué)科的綜合和相互協(xié)調(diào)。目錄 摘 要 （1） Abstract （2） 引 言 （3）1設(shè)計(jì)方案的分析和擬定 （8）2. 反應(yīng)釜釜體的設(shè)計(jì) （9）2.1罐體和夾套的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （9）2.2 罐體幾何尺寸計(jì)算（9）2.2.1確定筒體內(nèi)徑 （9）2.2.2 確定封頭尺寸 （10）2.2.3 確定筒體的高度H （10）2.3夾套幾何尺寸計(jì)算 （11）2.41夾套鏈接形式 （12）2.4.2內(nèi)筒及夾套的受力分析 （12）2.5夾套反應(yīng)釜的強(qiáng)度計(jì)算（1

6、2）25.1 強(qiáng)度計(jì)算的原則及依據(jù)（13）2.5.2 強(qiáng)度計(jì)算（按內(nèi)壓對(duì)圓筒和封頭進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算）（13）2.5.3穩(wěn)定性校核（按外壓對(duì)筒體和封頭進(jìn)行強(qiáng)度校核） （16）2.5.3.1 筒體圖算法強(qiáng)度校核計(jì)算（16）2.5.3.2 外壓封頭強(qiáng)度校核計(jì)算（17）2.5.33 水壓試驗(yàn)校核計(jì)算（18）3反應(yīng)釜的攪拌裝置 （18）3.1 攪拌器（19）3.2 攪拌軸設(shè)計(jì)（20）4 反應(yīng)釜的傳動(dòng)裝置 （23）4.1減速器的選擇（23）4.2 機(jī)架的選用（24）4.3 凸緣聯(lián)軸器 （26）5反應(yīng)釜的軸封裝置 （27）6反應(yīng)釜的其他附件（28）6.1 支座（28）6.2 筒體法蘭 （29）6.3設(shè)備接口 （

7、29）6.3.1接管與法蘭 （29）6.3.2視鏡（30）6.4凸緣法蘭的選擇 （31）7 反應(yīng)釜的裝配圖 （32）8 參考文獻(xiàn) (33)設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)目的：把所學(xué)化工設(shè)備及技術(shù)及相關(guān)知識(shí)，在畢業(yè)設(shè)計(jì)中綜合運(yùn)用，把化工工藝條件與化工設(shè)備設(shè)計(jì)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，鞏固和強(qiáng)化有關(guān)機(jī)械課程的基本理論和基本知識(shí)。設(shè)計(jì)要求： (1)進(jìn)行罐體和夾套設(shè)計(jì)計(jì)算 (2)進(jìn)行攪拌傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)a.進(jìn)行傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì); b.做傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算; c.進(jìn)行上軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度校核; d.選擇聯(lián)軸器; e.進(jìn)行罐內(nèi)攪拌軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及攪拌器與攪拌軸的連接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì); f.選擇軸封的型式 (3)設(shè)計(jì)機(jī)架結(jié)構(gòu) (4)選擇凸緣法蘭結(jié)構(gòu) (

8、5)選擇接管管法蘭設(shè)備法蘭試鏡等容器附件 (6)繪總裝配圖(A0紙) 設(shè)計(jì)內(nèi)容：設(shè)計(jì)一臺(tái)夾套傳熱式帶有攪拌裝置的反應(yīng)釜。 設(shè)計(jì)參數(shù)要求容器內(nèi)夾套內(nèi)工作壓力 ，0.40.5設(shè)計(jì)壓力 ，0.440.55工作溫度 ，100130設(shè)計(jì)溫度 ，120150介質(zhì)染料及有機(jī)溶劑蒸汽全容積V ，m³1.1傳熱面積 ，>3腐蝕情況微弱推薦材料Q345R攪拌器型式推進(jìn)式攪拌軸轉(zhuǎn)速 ，r/min200軸功率 ，KW4接管表符號(hào)公稱尺寸連接面形式用途A25PL/RF蒸汽入口B65PL/RF加料口100視鏡D25PL/RF溫度計(jì)管口E25PL/RF壓縮空氣入口F40PL/RF放料口G25PL/RF冷凝水

9、出口1設(shè)計(jì)方案的分析和擬定 根據(jù)任務(wù)書中的要求，一個(gè)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、工藝接管等一些附件構(gòu)成。而攪拌容器又可以分為罐體和夾套兩部分。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；考慮到填料軸封的實(shí)用性和應(yīng)用的廣泛性，所以軸封采用填料軸封。在閱讀了設(shè)計(jì)任務(wù)書后,按以下內(nèi)容和步驟進(jìn)行夾套反應(yīng)釜的機(jī)械設(shè)計(jì)。（1）總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),包括進(jìn)行罐體和夾套設(shè)計(jì)計(jì)算。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）罐體和夾套的設(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，選擇釜體和夾套材料；

10、 對(duì)罐體、夾套進(jìn)行強(qiáng)度和穩(wěn)定性計(jì)算、校核；（3）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。（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。（6）編制技術(shù)要求，提出制造、裝配、檢驗(yàn)和試車等方面的要求。2反應(yīng)釜釜體的設(shè)計(jì) 夾套式反應(yīng)釜是有罐體和夾套兩大部分構(gòu)成。罐體在規(guī)定的操作溫度和操作壓力下，為物料完成其攪拌過(guò)程提供了一定的空間。夾套傳熱是一種應(yīng)用最普遍的外部傳熱方式。它是一個(gè)套在罐體外面能形成密封空間的容器，既簡(jiǎn)單又方便。 罐體和夾套的設(shè)計(jì)主要包括其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，各部分幾何尺寸的確定和強(qiáng)度的計(jì)算與校核。21罐體和夾套的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)罐體一般采用立式的圓筒形容器，有頂蓋，

11、筒體和罐體構(gòu)成。通過(guò)支座安裝在基礎(chǔ)平臺(tái)上。封頭一般采用橢圓形封頭。頂蓋在受壓狀態(tài)下操作常選用橢圓形封頭，對(duì)于常壓或操作壓力不大而直徑較大的設(shè)備，頂蓋可采用薄鋼板制造的平蓋，并在薄鋼板上加設(shè)型鋼制的橫梁，用以支撐攪拌器及其傳動(dòng)裝置。頂蓋與罐體分別于筒體相連。罐體與筒體的連接常采用焊接連接，頂蓋與筒體的連接形式分為可拆和不可拆兩種。由于筒體內(nèi)徑Di<1200mm，因此下封頭與筒體的連接采用焊接連接。此次上封頭采用平蓋封頭，而為了拆卸清洗方便，上封頭采用法蘭與筒體連接。夾套型式與罐體大體一致。2.2 罐體幾何尺寸計(jì)算2.2.1確定筒體內(nèi)徑常用攪拌容器的高徑比種類筒體內(nèi)物料類型高徑比i反應(yīng)釜、混

12、合槽、溶解槽液-液或液-固體系1-1.3反應(yīng)釜、分散槽氣-液體系1-2聚合釜懸浮液、乳化液2.08-3.85攪拌發(fā)酵罐氣-液體系1.7-2.5 一般有工藝條件給定容積V、筒體內(nèi)徑Di 估算： 式中i為長(zhǎng)徑比即： ，由表4-2選取。根據(jù)題意取i=1.1，已知V=1.1m3,則D1=1083mm, 將Di 圓整到公稱直徑系列，則Di =1100mm。2.2.2 確定封頭尺寸 橢圓封頭選取標(biāo)準(zhǔn)件，它的內(nèi)徑與筒體內(nèi)徑相同，標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭尺寸見附表4-2.即DN= =1100mm 橢圓封頭選取標(biāo)準(zhǔn)件見圖2-1，它的內(nèi)徑于筒體內(nèi)徑相同，其厚度計(jì)算并向上圓整，常用標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭尺寸見表D-2，質(zhì)量見表D-3.可

13、知：曲邊高度，直邊高度，容積，內(nèi)表面積。2.2.3 確定筒體的高度H1 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H按下式計(jì)算并進(jìn)行圓整：H=(VV封)/V1m 式中V封 -封頭容積：0.1980m3（見表D-2）V1m -1m高筒體容積（見表D-1）：V1m =0.950m3 /m 得 H= (1.1-0.1980)/0.950=949mm圓整后的H=950mm有 H/ <1 所以不符合要求選取i=1.3重新對(duì)筒體內(nèi)徑估算得：D1=1025mm, 將Di 圓整到公稱直徑系列，則Di =1000mm。 V1m =0.785m3 /m選取橢圓封頭DN= =1100mm可知

14、：直邊高度，容積，內(nèi)表面積。得 H= (1.1-0.1505)/0.785=1209mm圓整后的H=1250mm 有 1<H/ <1.3 所以符合要求按筒高圓整后修正實(shí)際容積： V= V1m×H1 + V封 =0.7851.25+0.1505=1.13m3 > 1.1 m3 符合要求2.3夾套幾何尺寸計(jì)算 夾套和筒體的連接常焊接成封閉結(jié)構(gòu)，夾套的結(jié)構(gòu)尺寸常根據(jù)安裝和工藝兩方面的要求而定。夾套的安裝尺寸，夾套內(nèi)徑D2可根據(jù)筒體內(nèi)徑D1按下表4-3選取，夾套下封頭型式同筒體封頭，直徑D2與夾套筒體相同。夾套直徑D/mmD500600700180020003000DD+5

15、0D+100D+200D2 =D1+100=1100mm 夾套高H2有傳熱面積而決定，不能低于料液高，裝料系數(shù) ： =操作容積/全容積因物料反應(yīng)較平靜，取較大值夾套高H2 計(jì)算：H2 = （V-V封）/V1m 代入數(shù)值計(jì)算得：H2 = mm圓整 H2 =900mm夾套所包圍的罐體的表面積，一定要大于工藝要求的傳熱面積F，即： F封F筒F 其中F筒體表面積，F(xiàn)筒=H2 F1m =3.14m F封頭表面積，見表D-2. F=1.1625m 其中 故 F封F筒 =1.16250.9 3.14=3.99m2>3 m2所以換熱要求滿足。 2. 4.1夾套的連接形式 整體夾套和罐體有兩種連接型式，即

16、可拆卸式和不可拆卸式。夾套和筒體的連接常焊接成封閉結(jié)構(gòu)，此反應(yīng)釜所選結(jié)構(gòu)如圖所示： 2.4.2 內(nèi)筒及夾套的受力分析 工藝提供的條件為：釜體內(nèi)筒中設(shè)計(jì)壓力為0.44MPa，夾套內(nèi)設(shè)計(jì)壓力為0.55MPa，則夾套筒體和夾套封頭承受0.55MPa內(nèi)壓：而內(nèi)筒的筒體和下封頭既承受0.44MPa內(nèi)壓，同時(shí)又承受0.55MPa外壓，其最惡劣的工作條件為：停止操作時(shí)，內(nèi)筒無(wú)壓而夾套內(nèi)仍有蒸汽壓力，此時(shí)內(nèi)筒承受0.55MPa外壓。2.5夾套反應(yīng)釜的強(qiáng)度計(jì)算 夾套反應(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)算確定罐體及夾套的筒體和封頭的厚度。25.1 強(qiáng)度計(jì)算的原則及依據(jù)強(qiáng)度計(jì)算中

17、各參數(shù)的選取及計(jì)算，均應(yīng)符合GB150-1998鋼制壓力容器的規(guī)定。（1）圓筒內(nèi)為常壓外帶套時(shí)當(dāng)圓筒公稱直徑時(shí)，被夾套包圍部分的筒體按外壓（指夾套壓力）圓筒設(shè)計(jì)，其余部分按常壓設(shè)計(jì)；（2）圓筒內(nèi)為真空外帶夾套時(shí)當(dāng)圓筒公稱直徑時(shí)，被夾套包圍部分的筒體按外壓（指夾套壓力）圓筒設(shè)計(jì)，其余部分按真空設(shè)計(jì)；當(dāng)圓筒公稱直徑時(shí)，全部筒體按外壓（指夾套壓力）筒體設(shè)計(jì)；（3）圓筒內(nèi)為正壓外帶夾套時(shí)當(dāng)圓筒公稱直徑時(shí)，被夾套包圍部分的筒體分別按內(nèi)壓圓筒和外壓圓筒計(jì)算，取其中較大值；其余部分按內(nèi)壓圓筒設(shè)計(jì)。當(dāng)圓筒公稱直徑時(shí)，全部筒體按內(nèi)壓圓筒和外壓圓筒計(jì)算，取其中最大值。2.5.2 強(qiáng)度計(jì)算(按內(nèi)壓對(duì)筒體和封頭進(jìn)行強(qiáng)

18、度校核) 罐體和夾套材料選用,設(shè)計(jì)溫度=120（容器內(nèi)），=150(夾套內(nèi)）；設(shè)計(jì)壓力0.44MPa（容器內(nèi)），0.55MPa（夾套內(nèi)）。焊接接頭系數(shù)取筒體內(nèi)液柱靜壓按水液柱靜雅計(jì)算 查表D-2得封頭深度 =275mm 筒高 =1250mm 封頭直邊 =25mm得： h=+=1.525m故其液柱靜壓力可以忽略不計(jì)，則筒體的計(jì)算壓力為： = =0.44MPa夾套內(nèi)介質(zhì)為水蒸汽，故其液柱靜壓力可以忽略不計(jì)，則夾套的計(jì)算壓力為：= =0.55MPa查表可知設(shè)計(jì)溫度下，的許用應(yīng)力為。筒體計(jì)算厚度由公式： (2-5)得，； 夾套計(jì)算厚度由公式： （2-6）得，； 筒體封頭計(jì)算厚度由公式: （2-7）得，

19、 夾套封頭計(jì)算厚度由公式： （2-8）得，腐蝕裕量： ，取鋼板厚度負(fù)偏差(按名義厚度為)筒體名義厚度為1.52 +0.6+2=4.12mm夾套名義厚度為2.097+0.6+2=4.697mm筒體封頭名義厚度為1.52+0.6+2=4.12mm夾套名義封頭厚度為2.095+0.6+2=4.695mm 對(duì)低合金鋼制的容器，規(guī)定不包括腐蝕裕量的最小厚度應(yīng)不小于，若加上的腐蝕裕量，名義厚度至少應(yīng)取。由鋼材標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格，名義厚度取為。所以： 筒體名義厚度： 夾套名義厚度： 筒體封頭名義厚度： 夾套封頭名義厚度：6mm在范圍內(nèi)符合筒體平蓋封頭強(qiáng)度計(jì)算：選平蓋封頭系數(shù)K=0.27有 按表3-3Q345R的許用應(yīng)

20、力 （假設(shè)名義厚度為）取 ， (假設(shè)名義厚度為)在范圍內(nèi)，符合2.5.3 穩(wěn)定性校核（按外壓對(duì)筒體和封頭進(jìn)行強(qiáng)度校核）2.5.3.1筒體圖算法強(qiáng)度校核計(jì)算罐體筒體名義厚度=6mm，厚度附加量C=0.6+2=2.6mm則罐體有效厚度 mm 罐體筒體外徑 筒體計(jì)算長(zhǎng)度 查表得：有： D0/ =1012/3.4=297.6L/D0=1000/1012=0.988查教材圖3-25得 A=0.00027查教材圖3-28 由于Td =150 則B=37 MPa計(jì)算許應(yīng)外壓力 p=B/( D0/e)=0.124 MPa因?yàn)閜=0.124MPa<0.55MPa計(jì)算失穩(wěn)，重設(shè)名義厚度。假設(shè)名義厚度 =10

21、mm 鋼板負(fù)偏差 厚度負(fù)偏差 罐體筒體有效厚度 mm罐體筒體外徑 筒體計(jì)算長(zhǎng)度 查表得：有： D0/ =1020/7.2=141.67L/D0=1000/1020=0.980查教材圖3-25得 A=0.0008查教材圖3-28 由于Td =150 則B=98 MPa計(jì)算許應(yīng)外壓力 p=B/( D0/e)=0.692 MPa因?yàn)閜=0.692MPa>0.55MPa穩(wěn)定性滿足要求2.5.32外壓封頭強(qiáng)度校核計(jì)算設(shè)封頭名義厚度=10mm 計(jì)算有效厚度 C=0.8+2=2.8mm則mm已知標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭K1 =0.9 D0 =+2=1020mm則封頭的當(dāng)量球殼外半徑計(jì)算可得R0=K1D0 R0

22、=0.9×1020=918mm 計(jì)算系數(shù)A A=0.125/(Ro / )=0.00098查教材圖3-28 T=150 查的系數(shù)B=117 p=B/( Ro/Se)=0.917MPa>0.55 MPa 所以假定封頭壁厚符合設(shè)計(jì)要求罐體封頭最小厚度： 滿足要求即封頭厚度確定=10mm2.5.3.3 水壓試驗(yàn)校核計(jì)算夾套反應(yīng)釜應(yīng)對(duì)罐體和夾套分別進(jìn)行水壓試驗(yàn)，并校核圓筒應(yīng)力T（1） 罐體水壓試驗(yàn)由于t 故 =1.25p=1.25Pc=0.55MPa材料屈服點(diǎn)應(yīng)力 =345 MPa 0.9 =263.9 MPa 0.9 所以罐體水壓試驗(yàn)強(qiáng)度足夠（2）由于t 故 =1.25p=1.25P

23、c2=0.6875 MPa材料屈服點(diǎn)應(yīng)力 =345 MPa 0.9 =263.9 MPa 0.9 所以?shī)A套水壓試驗(yàn)強(qiáng)度足夠3 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。其機(jī)械設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是：確定攪拌器直徑、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)。3.1攪拌器由表4-4 查的D1/DJ取推進(jìn)式:(3：1)(4：1) H0/DJ:(1：1)(2：1) 推進(jìn)式攪拌器類似風(fēng)扇扇葉結(jié)構(gòu)。推進(jìn)式攪拌器直徑DJ常取罐體內(nèi)經(jīng)D1的1/5-1/2，以DJ=0.33 D1最為常見。常用于n=100-500r/min的場(chǎng)合

24、。則： 攪拌器直徑 由表4-6查得 D=50mm B=16mm t=55.1mm H=95mm N/n不大于0.025 Do:M16 攪拌器的結(jié)構(gòu)形式如下：3.2 攪拌軸設(shè)計(jì)攪拌軸的機(jī)械設(shè)計(jì)內(nèi)容同一般傳動(dòng)軸，主要是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度校核軸結(jié)構(gòu)如圖：（1） 確定最小軸徑: 軸功率P4KW ，攪拌軸的轉(zhuǎn)速n200r/min，材料為45鋼 , 35，查表5-1系數(shù)A取115。則軸端直徑, 軸所傳遞的轉(zhuǎn)矩T=9550p/n=191N.m考慮開鍵槽和物料對(duì)軸的腐蝕,軸徑擴(kuò)大5%,即d=29.631mm.圓整取較大值,所以d=40mm.因?yàn)橥七M(jìn)式攪拌器孔徑為50mm,且推進(jìn)式攪拌器靠軸端螺母固定，查螺母公稱尺

25、寸取M42，所以軸端為M42的螺紋。由結(jié)構(gòu)確定其他各段軸徑:因?yàn)閿嚢杵鞯妮S孔為50mm所以第二段軸徑為50mm，第三段，第五段為光軸，且第五段軸上有軸封，故根據(jù)軸封標(biāo)準(zhǔn)取第三段，第五段軸徑為60mm。第四段上為分半環(huán)，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)取第四段軸徑為54mm。第六段為軸承，根據(jù)軸承標(biāo)準(zhǔn)以及軸承的選型取第六段軸徑為65mm。第七段軸與凸緣聯(lián)軸器相連接，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)及選型取第七段軸徑為45mm。（2）攪拌軸強(qiáng)度校核 軸扭轉(zhuǎn)的強(qiáng)度條件是： （參考文獻(xiàn)1.公式9-5）其中： 截面上最大剪切應(yīng)力，Pa； 軸傳遞的扭矩，Nm； 抗扭斷面系數(shù)， ； 降低后的扭轉(zhuǎn)許用剪應(yīng)力，M。 查表知：表 3-1 常用軸材料的許用切應(yīng)力

26、軸的材料Q235/20275/3545（調(diào)質(zhì)）（退火）（調(diào)質(zhì)）/MPa12-2020-3030-4040-5218-2440-5015-25 注：表中是考慮了彎曲等影響后的許用應(yīng)力。轉(zhuǎn)動(dòng)中彎矩較小的取較大值，彎矩大的取較小值；軸徑大的取較小值，軸徑小的取較大值；操作條件好的取較大值，操作條件差的取較小值；采用20、35鋼時(shí)可取較大值。 對(duì)45號(hào)鋼 k=35MPa 對(duì)實(shí)心軸 mm3 T=9.55×106 p/n=191000 Nmm 則：max =13.136<k 故 d=42mm 強(qiáng)度足夠 （3）按剛度計(jì)算時(shí)。對(duì)于碳鋼及合金鋼;一般傳動(dòng)和攪拌軸的計(jì)算可選為，在此選。則攪拌軸直徑

27、： （3-3）式中 剪切彈性模量，對(duì)于碳鋼及合金鋼在精密穩(wěn)定的傳動(dòng)中，可??；一般傳動(dòng)和攪拌軸的計(jì)算可選；對(duì)精度要求低的傳動(dòng)可選。由式（3-3）得 d=39.1mm； 故d=42mm滿足剛度要求軸的轉(zhuǎn)速不大于200r/min，故不需要計(jì)算軸的臨界轉(zhuǎn)速。（4）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B應(yīng)滿足以下關(guān)系：L/B; L/d 本次采取單支點(diǎn)機(jī)架，靠機(jī)架里的軸承對(duì)軸進(jìn)行支撐。4 反應(yīng)釜的傳動(dòng)裝置 反應(yīng)釜的傳動(dòng)裝置是為攪拌器提供動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)的。傳動(dòng)裝置一般包括：電動(dòng)機(jī)，變速器，聯(lián)軸器，攪拌軸

28、，機(jī)架，安裝底座及凸緣法蘭等。當(dāng)攪拌軸較長(zhǎng)時(shí)，為加工和安裝方便，常將攪拌軸分段制造。安裝攪拌器的部分稱攪拌軸或下軸，與攪拌器輸出軸相連的部分為傳動(dòng)軸或上軸。攪拌軸與傳動(dòng)軸采用剛性聯(lián)軸器連成一整體軸。 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，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。4.1減速器的選擇常用減速裝置有齒輪減速器、渦輪減速器、V帶以及擺線針齒行星減速器等。根據(jù)n=200r/min，電動(dòng)機(jī)功率為4KW.查表 4-1可選擇二級(jí)齒輪減速器 表 4-1 標(biāo)注減速器的性能參數(shù)減速器類型轉(zhuǎn)速范圍/(r/min)電動(dòng)機(jī)功率范圍/KW類型代號(hào)

29、特性參數(shù)諧波減速器4-160.6-13XB柔輪分度圓直徑擺線針輪行星減速器16-1600.6-30BLD電動(dòng)機(jī)功率、機(jī)型、減速比二級(jí)齒輪減速器125-2500.6-30LC中心距V帶傳動(dòng)減速器320-5000.6-5.5PV帶型號(hào)和根數(shù) 按設(shè)計(jì)任務(wù)書要求,選用電機(jī)Y132M2-6,其額定功率為5.5Kw,轉(zhuǎn)速為n=960r/min ,電流為12.6A,轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為0.0449Kg.m2。 4.2 機(jī)架的選用 立式攪拌設(shè)備傳動(dòng)裝置是通過(guò)機(jī)架安裝在攪拌設(shè)備封頭上的，機(jī)架內(nèi)應(yīng)留有足夠的位置，以容納聯(lián)軸器、軸封裝置等部件，并保證安裝操作所需要的空間。大多數(shù)情況下，機(jī)架中間有軸承裝置，以改善攪拌軸的支撐條

30、件。 機(jī)架下端采用螺柱與安裝底蓋連接，機(jī)架的公稱直徑一般等于或小于安裝底蓋的公稱直徑。安裝底蓋與凸緣法蘭、機(jī)架和軸封有關(guān)系。 單支點(diǎn)機(jī)架的選用條件a) 電動(dòng)機(jī)或減速器有一個(gè)支點(diǎn)，經(jīng)核算可承受攪拌軸的載荷；b) 攪拌容器內(nèi)設(shè)置地軸承，作為一個(gè)支點(diǎn)；c) 軸封本體設(shè)有可以作為支點(diǎn)的軸承；d) 在攪拌容器內(nèi)，軸中部設(shè)有導(dǎo)向軸承，可作為一個(gè)支點(diǎn)的。 當(dāng)按上述條件選用單支點(diǎn)機(jī)架時(shí)，減速器輸出軸與攪拌軸之間采用彈性聯(lián)軸器連接；當(dāng)不具備上述條件而選用單支點(diǎn)機(jī)架時(shí)，減速器輸出軸與攪拌軸之間采用剛性聯(lián)軸器連接。本釜選用單支點(diǎn)機(jī)架DJ45，見圖4-5，其相關(guān)數(shù)據(jù)見表4-6，表4-7。圖4-5 DJ45單支點(diǎn)機(jī)架表

31、 4-6 單支點(diǎn)機(jī)架尺寸 /mm機(jī)架代號(hào)輸入端接口輸出端接口DJ453381524562002302606-M102603203604.3 凸緣聯(lián)軸器 常用的電機(jī)和減速機(jī)輸出軸與傳動(dòng)軸之間及傳動(dòng)軸與攪拌軸之間的連接，都是通過(guò)聯(lián)軸器連接的。扭矩Tca=KAT=1.3×9550×P/n=248.3 N.m,按軸徑d=45mm,由Tca及n條件查標(biāo)準(zhǔn)尺寸,查得GY6-型凸緣聯(lián)軸器的數(shù)據(jù)為d1=45mm,許用最大扭矩為900N.m, ,滿足要求.聯(lián)軸器示意圖如下： 5 反應(yīng)釜的軸封裝置軸封是攪拌設(shè)備的一個(gè)重要組成部分。其任務(wù)是保證攪拌設(shè)備內(nèi)處于一定的正壓和真空狀態(tài)以及防止物料溢出和

32、雜質(zhì)的摻入。鑒于攪拌設(shè)備以立式容器中心頂插式為主，很少滿釜操作，軸封的對(duì)象主要為氣體；而且攪拌設(shè)備由于反應(yīng)工況復(fù)雜，軸的偏擺震動(dòng)大，運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性差等特點(diǎn)，故不是所有形式的軸封都能用于攪拌設(shè)備上。反應(yīng)釜攪拌軸處的密封，屬于動(dòng)密封，常用的有填料密封和機(jī)械密封兩種形式。他們都有標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)要求直接選用。此次設(shè)計(jì)選用填料密封因?yàn)檩S徑d=60mm查得：D=240mm ，D=210mm ，D=176mm ，H=176mm ， 法蘭螺栓孔8X18mm,M16軸封裝置的結(jié)構(gòu)圖： 6反應(yīng)釜的其他附件 6.1 支座夾套反應(yīng)釜多為立式安裝，最常用的支座為耳式支座。標(biāo)準(zhǔn)耳式支座（JB/T 4725-92）分為A型

33、和B型兩種。當(dāng)設(shè)備需要保溫或直接支撐在樓板上時(shí)選用B型，否則選擇A型。設(shè)計(jì)中選取A型耳式支座A3，支座數(shù)為4個(gè),允許載荷為44KN 。材料為Q345R，H=200,=160, =125, =250, =105,=116,=200,=10,=6,=8, =50,e=30 地腳螺栓：30- M24. 6.2 筒體法蘭筒體和上封頭的連接采用甲型平焊法蘭連接，選取平面型密封面法蘭，其，主要尺寸由附表4-4查的，其中： DN=1000D=1130mm D=1090mm D=1050mm D=1045mmD=1042mm =48mm d=23mm 螺柱為M20，數(shù)量為36個(gè)。6.3 設(shè)備接口化工容器及設(shè)備，往往由于工藝操作等原因，在筒體和封頭上需要開一些各種用途的孔。6.3 .1接管與法蘭接管和法蘭是用來(lái)與管道和其他設(shè)備連接的。標(biāo)準(zhǔn)管法蘭的主要參數(shù)是公稱直徑和公稱壓力。管子的公稱直徑和與鋼管的外徑的關(guān)系見表4-13.公稱直徑1015202540506580100125鋼管外徑1418256245577689108133公稱直徑150200250300350400450500600鋼管外徑165219273325377426480530630接管的伸長(zhǎng)度一般為從法蘭密封面到殼體外徑為150mm。當(dāng)考慮設(shè)備保溫等要求時(shí)，可取伸出長(zhǎng)度為200mm。 液體進(jìn)料管一般從頂蓋