化工機械基礎課程設計

1、 化工機械課程設計說明書（2010屆）題 目 學 院 專 業(yè) 班 級 學 號 學生姓名 指導教師 完成日期 目錄1.夾套反應釜設計任務書12.設計方案分析和擬定33罐體和夾套設計 4 3.1幾何尺寸 4 3.2強度計算4 3.3穩(wěn)定性校核（按內(nèi)壓校核厚度）5 3.4水壓試驗校核7 3.5V帶減速機 7 電動機7 V帶減速機7 3.6軸承、聯(lián)軸器的選擇8 管口表 7 管法蘭表 7 設備法蘭的選擇 8 3.7攪拌傳動系統(tǒng)設計9 攪拌器選擇 9 攪拌軸設計 9 3.8軸封形式10 3.9凸緣法蘭及安裝底蓋10 凸緣法蘭 10 安裝底蓋 10 3.10支座形式的選擇 10 3.11接管、管法蘭及設備法

2、蘭的選擇 10 接管的選擇 11 管法蘭的選擇 11 設備法蘭的選擇 114.參考文獻125.個人總結(jié)12 1、夾套反應釜設計任務書一、設計內(nèi)容設計一臺夾套傳熱式帶攪拌的反應釜。二、設計參數(shù)和技術特性指示容器內(nèi)夾套內(nèi)設計壓力/Mpa0.20.3設計溫度/ C100150介質(zhì)燃料及有機溶劑蒸汽全容積/ m31.81.5>3微弱Q235-A推進式2004操作容積/ m3傳熱面積/ m2腐蝕情況推薦材料攪拌器形式攪拌軸速度/(r/min)軸功率/kW三、設計要求 1、進行罐體和夾套設計計算。2、進行攪拌傳動系統(tǒng)設計。（1）進行傳動系統(tǒng)方案設計（指定用V帶傳動）；（2）作帶傳動設計計算（指定選用

3、庫存電機Y132M2-6,轉(zhuǎn)速960r/min，功率5.5KW）；（3）進行上軸的結(jié)構(gòu)設計和強度校核； （4）選擇軸承、進行軸承壽命校核；（5）選擇聯(lián)軸器；（6）進行罐內(nèi)攪拌軸的結(jié)構(gòu)、攪拌器與攪拌軸的連接結(jié)構(gòu)設計；（7）選擇軸封結(jié)構(gòu)；3、設計機架結(jié)構(gòu)。4、選擇凸緣法蘭及安裝底蓋結(jié)構(gòu)。5、選擇支座形式并進行計算。6、選擇接管、管法蘭、設備法蘭、手孔、視鏡等容器附件。7、繪制總裝配圖（A0或A1圖紙）。2、設計方案的分析和擬定一、夾套反應釜的總體結(jié)構(gòu)主要由：攪拌容器：罐體和夾套，主要由封頭和筒體組成 攪拌裝置：攪拌器和攪拌軸 傳動裝置：為帶動攪拌裝置設置的，由電動機、減速機、聯(lián)軸器和傳動軸等組合而

4、成 軸封裝置：動密封，一般采用機械密封或填料密封 支座接管及一些附件二、夾套反應釜機械設計步驟先閱讀任務書，然后設計1. 罐體和夾套的設計 結(jié)構(gòu)設計 罐體幾何尺寸設計 夾套幾何尺寸設計 強度校核2. 反應釜的攪拌裝置確定攪拌的形式：推進式，與軸的連接是通過軸套用平鍵或是深定螺釘固定攪拌軸設計：攪拌軸的材料；結(jié)構(gòu)；校核強度；支承；軸的臨界轉(zhuǎn)變校核計算。 3. 反應釜的傳動裝置 電機、減速器的選型，選擇聯(lián)軸器，選用和設計機槳和底座。 主要是設計V帶，根據(jù)選用的功率、轉(zhuǎn)速。4. 反應釜的軸封裝置 填封密封是由填料箱、壓蓋、壓緊螺栓及油杯等組成。一般用于常壓、低壓、低轉(zhuǎn)速及允許定期維護的攪拌裝置。 機

5、械密封的攪拌裝置：主要用于腐蝕、易燃、易爆、劇毒及帶有固體顆粒的介質(zhì)中工作的有壓和真空設備。三、反應釜的其他附件1. 支座：夾套反應釜多為立式安裝，最常用的支座為耳式支座、標準耳式支座 支座分為A型和B型兩種，當設備需要保溫或直接支承在樓板上時選B型，否則選A型，每臺反應釜常用4個支座。2. 設備接口： 接管與管法蘭； 補強圈； 液體出料口 ； 過夾套的物料進出口； 夾套進氣管； 3 . 視鏡：一般成對使用，當視鏡需要斜裝或設備直徑較小時，采用帶頸視鏡。3、夾套反應釜設計計算3.1幾何尺寸：步驟項目及代號參數(shù)及結(jié)果備注1-1全容積V，m3由工藝條件給定1-2操作面積V1,m3由工藝條件給定1-

6、3傳熱面積F,由工藝條件給定1-4釜體形式常用結(jié)構(gòu)1-5封頭形式常用結(jié)構(gòu)1-6長徑比i=H1/D1計算1-7初算筒體內(nèi)徑按參考文獻2式4-1選取1-8圓整筒體內(nèi)徑D1,按參考文獻2附錄表D-1選取1-9一米高的容積V1m,m3按參考文獻2附錄表D-1選取1-10釜體封頭容積V1封,m3按參考文獻2附錄表D-2選取1-11釜體高度H1=(VV1封)/V1m,m按參考文獻2式4-2計算1-12圓整釜體高度H1,mm選取1-13實際容積V=V1m×H1+V1封,m3按文獻2式4-3計算1-14夾套筒體內(nèi)徑D2,mm按參考文獻2表4-3選取1-15裝料系數(shù)=V操/V或按=0.60.85選取計

7、算1-16夾套筒體高度H2(VV1封)/V1m,m按文獻2式4-3計算1-17圓整夾套筒體高度H2,mm選取1-18罐體封頭表面積F1封,m2按參考文獻2附錄表D-2選取1-19一米高筒體內(nèi)表面積F1m,m2按參考文獻2附錄表D-1選取1-20實際總傳熱面積F=F1m×H2+F1封，m2計算并按文獻2式4-5校核3.2強度計算（按內(nèi)壓計算厚度）步驟項目及代號參數(shù)及結(jié)果備注2-1設備材料由工藝條件給定2-2設計壓力（罐體內(nèi)）p1,MPa由工藝條件給定2-3設計壓力（夾套內(nèi)）p2,MPa由工藝條件給定2-4設計溫度（罐體內(nèi)）t1,由工藝條件給定2-5設計溫度（夾套內(nèi)）t2,由工藝條件給定

8、2-6液柱靜壓力p1H=10-6gh,MPa計算2-7計算壓力p1c=p1+p1H,MPa計算2-8液柱靜壓力p2H,MPa忽略2-9計算壓力p2c=p2計算2-10罐體及夾套焊接接頭系數(shù)按參考文獻1表10-9選取2-11設計溫度下材料許用應力t, MPa按參考文獻1附表6選取2-12罐體筒體計算厚度按參考文獻1第十章P159頁公式計算2-13夾套筒體計算厚按參考文獻1第十章P159頁公式計算2-14罐體封頭計算厚度按參考文獻1式10-32(標準橢圓封頭)計算2-15夾套封頭計算厚按參考文獻1式10-32(標準橢圓封頭)計算2-16取最小厚度min作為計算厚度，mm不滿足剛度條件，按參考文獻1

9、第九章選取2-17腐蝕裕量C2,mm按參考文獻1第十章P161選?。ò措p面腐蝕）2-18鋼板厚度負偏差C1,mm按參考文獻1表10-10選?。ㄤ摪搴穸劝?mm選取）2-19罐體筒體設計厚度1c=1+C2,mm按參考文獻1式10-12計算2-20夾套筒體設計厚度2c=2+C2,mm按參考文獻1式10-12計算2-21罐體封頭設計厚度/1c=/1+C2,mm按參考文獻1式10-12計算2-22夾套封頭設計厚度/2c=/2+C2,mm按參考文獻1式10-12計算2-23罐體筒體名義厚度1n=1c,mm圓整取數(shù)，min-1>C12-24夾套筒體名義厚度2n,mm圓整取數(shù), min-2>C1

10、2-25罐體封頭名義厚度/1n,mm圓整取數(shù), min-1/>C12-26夾套封頭名義厚度/2n,mm圓整取數(shù), min-2/>C13.3 穩(wěn)定性校核（按外壓校核厚度）步驟項目及代號參數(shù)及結(jié)果備注3-2罐體筒體名義厚度n ，mm根據(jù)計算結(jié)果假設3-2厚度附加量C=C1+C2按參考文獻1第十章P161選取，并計算3-3罐體筒體有效厚度e=n-C，mm按參考文獻1第十章計算3-4罐體筒體外徑DO=D1+2n ，mm按參考文獻1第十章計算3-5筒體計算長度L=H2+1/3h1 ，mm按參考文獻1第十章計算3-6系數(shù)L/DO按參考文獻1第十章計算3-7系數(shù)DO/e按參考文獻1第十章計算3-

11、8系數(shù)A查參考文獻1圖10-153-9系數(shù)B查參考文獻1圖10-173-10許用外壓 p =B/(DO/e )按參考文獻1式10-25計算3-11罐體筒體名義厚度n ，mm假設鋼板厚度負偏差C1,mm按參考文獻1表10-10選取3-12厚度附加量C=C1+C2按參考文獻1第十章計算3-13罐體筒體有效厚度e=n-C ，mm按參考文獻1第十章計算3-14罐體筒體外徑DO=D1+2n ，mm按參考文獻1第十章計算3-15筒體計算長度L=H2+1/3h1 ，mm按參考文獻1第十章計算，h1按參考文獻2附表D-2選取 3-16系數(shù)L/DO按參考文獻1第十章計算3-17系數(shù)DO/e按參考文獻1第十章計算

12、3-18系數(shù)A查參考文獻1圖10-153-19系數(shù)B查參考文獻1圖10-173-20許用外壓 p =B/(DO/e )按參考文獻1式10-25計算3-21罐體封頭名義厚度n ，mm假設3-22罐體封頭鋼板厚度負偏差C1,mm按參考文獻1表10-10選取3-23厚度附加量C=C1+C2按參考文獻1第十章P161選取，并計算3-24罐體封頭有效厚度/e=/n-C ，mm按參考文獻1第十章計算3-25罐體封頭外徑D/O=D/1+2/n ，mm按參考文獻1第十章計算3-26標準橢圓封頭當量球殼外半徑R/O=0.9D/O,mm按參考文獻1第十章P176計算3-27系數(shù)A=0.125/(R/O/e )按參

13、考文獻1式10-35計算3-28系數(shù)B查參考文獻1圖10-163-29許用外壓力按參考文獻1式10-34計算，穩(wěn)定性滿足要求3-30罐體封頭最小厚度min=0.15% , D1 ，mm滿足3.4 水壓試驗校核步驟項目及代號參數(shù)及結(jié)果備注4-1罐體實驗壓力按參考文獻1式10-17計算4-2夾套水壓實驗壓力按參考文獻1式10-17計算4-3材料屈服點應力S,MPa按參考文獻1附錄6選取4-4T0.9S,MPa按參考文獻1式10-19計算4-5罐體圓筒應力按參考文獻1式10-19計算4-6夾套內(nèi)壓實驗應力按參考文獻1式10-19計算3.5 V帶減速機3.5.1電動機電動機型號額定功率Kw減載轉(zhuǎn)速r/

14、min堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩3.5.2 V帶減速機 （1）特點：結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，價格低廉，能防止過載，噪聲小。 （2）減速機的基本形式和主要尺寸。 （3）減速機的設計重點是V帶輪的設計計算。V帶輪的設計計算和步驟如下：（見參考文獻2表4-22）步驟設計項目單位公式及數(shù)據(jù)備注6-1傳動的額定功率PKW已知電機功率6-2小皮帶輪轉(zhuǎn)速n1r/min已知電機轉(zhuǎn)速6-3大皮帶輪轉(zhuǎn)速n2r/min已知攪拌機轉(zhuǎn)速6-4工況系數(shù)Ka由參考文獻1表14-4選取6-5設計功率PdkW計算6-6選V帶型號根據(jù)參考文獻1圖14-5選取6-7傳動速比i計算6-8小皮帶輪計算直徑d1mm按參考文獻1表14-

15、5初選6-9驗算帶速vm/svmax =25-30 m/svmin=5 m/s6-10滑動率選取6-11大皮帶輪計算直徑dzmm計算后按參考文獻1表14-5圓整6-12初定中心距a0mm可根據(jù)結(jié)構(gòu)要求定6-13帶的基準長度Ld0mm計算后按參考文獻1表14-2圓整6-14確定中心距a（確定安裝V帶時所需最小中心距amin和最大中心距amax ）mmamin=a-0.015Ldamax=a+0.03 Ld按參考文獻1式14-12計算6-15小皮帶輪包角1(º)按參考文獻1式14-13計算6-16單根V帶額定功率P1kW由參考文獻1表14-6選取6-17i1時，單根V帶額定功率增量P1k

16、W由參考文獻1表14-6選取6-18包角修正系數(shù)K由參考文獻1表14-7選取6-19帶長修正系數(shù)KL由參考文獻1表14-8選取6-20V帶根數(shù)z計算后圓整3. 6 軸承、聯(lián)軸器的選擇（1）有工藝條件可知，軸承選用腳接觸球軸承角接觸球軸承的主要尺寸如下：（按參考文獻2附錄表E-1選?。┗境叽?mm基本額定載荷/kN極限轉(zhuǎn)速r/min質(zhì)量/kg軸承代號其他尺寸/mm安裝尺寸/mmdDBCrCor脂油Wd2D2arminr1mind aminD aminr amin（2）聯(lián)軸器選用GY型凸緣聯(lián)軸器型號公稱轉(zhuǎn)矩 Tn/N. m許用轉(zhuǎn)矩nr/min軸孔直徑d1、d2軸孔長度L(Y型)DD1bb1S轉(zhuǎn)動

17、慣量I/kg.m2質(zhì)量m/kg3.7 攪拌傳動系統(tǒng)設計 攪拌器選擇攪拌裝置：由工藝條件可知攪拌器采用推進式攪拌器，其直徑DJ常取罐體內(nèi)經(jīng)D1的0.2-0.5，以DJ=0.33* D1最為常見，常用與n=100500r/min的場合。推進式攪拌器的主要尺寸見參考文獻2表4-6 /mmDJDd1D0鍵槽H質(zhì)量KgN/nBt不大于 攪拌軸設計攪拌器的機械設計酮一般轉(zhuǎn)動軸。攪拌軸材料選用45號鋼，攪拌軸轉(zhuǎn)速200r/min。（1） 攪拌軸軸的強度校核，步驟如下：（見參考文獻2表4-11）步驟項目及代號參數(shù)及結(jié)果備注5-1軸功率 P，kW由工藝條件確定5-2軸轉(zhuǎn)數(shù)n，r/min由工藝條件確定5-3軸材料

18、常用5-4軸所傳動的扭矩按參考文獻1第五章式5-2計算5-5材料許用扭轉(zhuǎn)剪應力,MPa45號鋼取30405-6系數(shù)A0按參考文獻1第十七章17-1選取5-7軸端直徑按參考文獻1第十七章式17-3計算5-8開一個鍵槽，軸徑擴大5%，mm按參考文獻1第17章計算5-9圓整軸端直徑d，mm圓整選取（2） 攪拌軸的結(jié)構(gòu)：實心直軸，與聯(lián)軸器配合使用，攪拌器與軸的連接是通過軸套用平鍵或緊釘固定，軸端加固定螺母。（3） 攪拌軸的形位公差和表面粗糙度的要求：一般攪拌軸要求運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，設計轉(zhuǎn)速為200r/min，則直線允差1000：0.13.8 軸封形式的選擇由工藝條件給定，選用填料密封（參考文獻1附錄表E-13

19、） /mm軸徑dD1D2D3（h6）H(PN=0.6)法蘭螺栓孔填料規(guī)格質(zhì)量/kg(PN=0.6)n3.9凸緣法蘭及安裝底蓋凸緣法蘭：DND1/4選用R型凸緣法蘭，標準號HG-21564-1995，參考文獻2附錄表D-6，尺寸如下： /mm公稱直徑DNd1d2kd3d4h1h2h4螺栓d5R1R2質(zhì)量kgR型數(shù)量螺紋d6h3安裝底蓋，參考文獻2附錄表D-7 /mm 安裝底蓋公稱直徑DN機架公稱直徑d2kd5d6（h7）k1d7S3.10支座形式的選擇由于立式反應釜為夾套傳熱帶攪拌的配料罐，屬于保溫型所以選擇標準耳式B型，標準號為JB/T4725-92，材料為Q235-A，由容器公稱直徑DN=1200mm查參考文獻2附錄D-9得如下主要尺寸：支座號允許載荷Q，kN適用容器公稱直徑DN高度H底板墊板B型筋板l1b11s1l3b33el2b22支座號允許載荷Q，kN地腳螺栓B型蓋板支座質(zhì)量kgb443.11 接管、管法蘭及設備法蘭的選擇3.11.1 管口