【正文】 仍依賴于經(jīng)驗。所謂難度是指達(dá)到攪拌效果所需要克服的阻力。 10 物料性質(zhì)從有關(guān)圖表資料中查出該物料系統(tǒng)的相關(guān)物理、化學(xué)性質(zhì)。實際選用時，首先應(yīng)考慮在達(dá)到攪拌目的的同時，力求消耗較小的功率。 2 結(jié)構(gòu)設(shè)計：在確定攪拌器類型和操作參數(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計 ，其主要內(nèi)容是確定葉輪構(gòu)型的幾何尺寸、攪拌槽的幾何形狀和尺寸。 4 傳熱計算：攪拌操作過程中存在熱量傳遞時，應(yīng)進(jìn)行傳熱計算，其主要目的是核算攪拌裝置提供的傳熱面積是否滿足傳熱的要求。攪拌以使攪拌介質(zhì)的各部分接近均質(zhì)為目的，操作過程中會受到許多因素的影響。按照攪拌介質(zhì)的相態(tài)，攪拌過程可以分為均相系和非均相系兩大類?？傊?，不同的攪拌過程對攪拌的要求有著明顯的不同。參與循環(huán)流沈陽航空 工業(yè) 學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 對于幾何相似的葉輪，其排液量 Q,、葉輪直徑 d 和轉(zhuǎn)速。液體離開葉輪的速度U nd? ，于是壓頭可表示為 ： 2 222uH n dg?? 式（ ） 式中 H 一 壓頭， m； u 一 液體離開葉輪的速度， m/s 由于攪拌器葉輪的排液量和壓頭均與離心泵的流量和壓頭存在相似的關(guān)系，所以攪拌器葉輪所消耗的功率 N 和離心泵的功率計算式相類似 ： N HQ? 式（ ） 把上三式綜合可得 ： 35N nd? 式（ ） 沈陽航空 工業(yè) 學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 該比值對攪拌效果具有重要意義。 由于存在兩相問題，固一液相攪拌問題要比均相液體的攪拌復(fù)雜得多。固體沉降速度的影響因素除了與固一液重度差、固體顆粒幾何形狀、固相在液相中的濃度等有關(guān)，還與攪拌時流體產(chǎn)生的湍流狀態(tài)有關(guān)。 固體顆粒視體積（ m3）； 由于使固體充分混合在液體中所需要的流動速度和實際需要速度差距很大，所以可以不考慮。 由于剪力和動壓變動的力使氣體分散為更小的氣泡，并隨著液體的循環(huán)流動而散布 到槽的全部容積內(nèi)。同樣，在一定的攪拌轉(zhuǎn)速下氣體流速也有一個最適宜的范圍，在此范圍氣一液的分散效果較為理想。此時不能依靠增大攪拌轉(zhuǎn)速來提高攪拌器的循環(huán)流量，如果轉(zhuǎn)速過高還會在高粘度液體中形成溝流，周圍液體仍然為死區(qū)。 進(jìn)而達(dá)到一定的攪拌目的。攪拌介質(zhì)物性方面的因素已在上文加以了一定的闡述，本節(jié)將主要討論工作環(huán)境對攪拌器功能的影響。槳式、渦輪式、錨式和框式等攪拌器的槳葉為平直葉或折葉，而推進(jìn)式、螺帶式和螺桿式攪拌器的槳葉則為螺旋面葉。 18 對于平直葉型攪拌器，由于槳葉的運動方向與槳面垂直，所以當(dāng)槳葉低速運轉(zhuǎn)時，流體的主體流動為水平環(huán)向流動。 19由于流體的粘度對攪拌狀態(tài)有很大的影響，所以根據(jù)攪拌介質(zhì)粘度的大小來選型是一種基本的方法。由于推進(jìn)式攪拌器的循環(huán)能力強(qiáng)并且消耗功率小，所以最為適用。根據(jù)具體條件對比選擇大體形狀為如圖的形式攪拌器。上下循環(huán)流，湍流強(qiáng)，適用于低粘度液的混合、分散、固體懸浮、傳熱、液相反應(yīng)等過程。通常情況視達(dá)到攪拌目的所消耗的軸功率為攪拌過程從攪拌器得到的功率，而不討論這種能量供給的是否過多 或過少，是否為系統(tǒng)的最佳狀態(tài)。 以一定轉(zhuǎn)速運行的攪拌器對攪拌介質(zhì)進(jìn)行攪拌時，對液體作功并使之發(fā)生流動。其中包括： 攪拌器的幾何參數(shù) 與運轉(zhuǎn)參數(shù)：槳徑 d、槳寬 b、槳葉角度 e、槳轉(zhuǎn)速 n、槳葉數(shù)量 2，槳葉距離槽底的安裝高度 c 等。 根據(jù)前面所計算，初設(shè)定攪拌器的轉(zhuǎn)速 n=100r/min 計算攪拌器外緣線速度 ： ??n π d 1 0 0 3 . 1 4 0 . 8v = = = 4 . 1 8 7 m / s6 0 6 0 式（ ） 沈陽航空 工業(yè) 學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 當(dāng)槳葉轉(zhuǎn)速很低 的時候， Re 的數(shù)值很小，流動處于層流狀態(tài) 。 Re 的數(shù)值在 3010 范圍的時候，攪拌處于過渡流區(qū)域 .此時的功率因數(shù)曲線隨著 Re 的變化而呈現(xiàn)出曲線狀的變化。 23 初步計算的雷諾數(shù)符合已知條件，由兩中方法計算的雷諾書相差在合理范圍之內(nèi)，取整為 Re=8。關(guān)于攪拌功率計算的公式很多。算圖主要有 Rushton 算圖 (推進(jìn)式、渦輪式和槳式 )。 永田公式 雖然是雙葉槳式的功率計算式，但沒有列出槳徑、槳葉寬度和折葉角度的限制，可以允許這些 參數(shù)有較大的變化范圍，這就使它的應(yīng)用很方便。 25 攪拌器由靜止啟動，槳葉需要克服自身的慣性，以及槳葉推動液體的慣性和液體的摩擦力。電動機(jī)功率的計算公式如下： 沈陽航空 工業(yè) 學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 查表得槳板機(jī)械效率： %752 ?? 攪拌器槳葉的 校和和優(yōu)化 一般通過分析受力情況，確定危險截面，再計算槳葉的厚度。 沈陽航空 工業(yè) 學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 28 代入數(shù)值計算得： 沈陽航空 工業(yè) 學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 但是實際上，對于一個零件、部件、機(jī)構(gòu)或分系統(tǒng)的設(shè)計，常常期望幾項設(shè)計指標(biāo)達(dá)到最有值，這就提出了多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計問題。對于這種情況，其統(tǒng)一目標(biāo)函數(shù)可取為： 1111()()()slqlsfXfXfX?????? 式（ ） 沈陽航空 工業(yè) 學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 攪拌器優(yōu)化設(shè)計中的攪拌功率和扭矩都屬于費用類，而排液量的大小就屬于效果類。 設(shè)計公式： 3 0 . 6 6 ( 0 . 3 5 / ) 3 5 3 0 . 6 61 0 1 . 2 R e( ) ( ) ( s in )R e 1 0 3 . 2 R e ibDppjiN A HNBn d D ?? ??? ? ? ? 式（ ）由于 31Q nd? 所以排液量的大小可以用 nd3的大小來衡量。 ? ?, , , TX n d b H? 目標(biāo)函數(shù)： 用乘除法建立多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計的目標(biāo)函數(shù)如下 3m in ( ) NTfX nd?? 約束變量： ① 雷諾數(shù)的大小條件 ： 1 ( ) 10 0eg X R? ? ? ②反應(yīng)罐的容積的范圍： 2 ( ) 15 0g X V? ? ? 3 ( ) 50 0g X V? ? ? 沈陽航空 工業(yè) 學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 （圖 ） 平直雙葉攪拌槳 確定攪拌器部分具體 尺寸如下： Dj=800mm h=60mm h1=40mm m=100mm d=40mm c=140mm δ =15mm 沈陽航空 工業(yè) 學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 以及為實現(xiàn)這些要求而采用的熱處理方式，同時考慮制造工藝問題加以選用，力求經(jīng)濟(jì)合理。對于形狀復(fù)雜的軸（如凸輪軸、曲軸）可采用鑄造 在機(jī)械工程應(yīng)用的材料，按用途的不同，可分為結(jié)構(gòu)材料和功能材料兩大類。其中金屬材料是機(jī)械工程中最常用的材料，可分為黑色金屬材料和有色金屬材料。 35合金結(jié)構(gòu)鋼是在碳素結(jié)構(gòu)鋼基礎(chǔ)上加入適量的一種或幾種合金元素而形成的，它比 碳素結(jié)構(gòu)鋼的綜合性能要好，是合金鋼中用量最大的一類鋼，廣泛應(yīng)用于制造各種重要的機(jī)器零件和各類工程結(jié)構(gòu)。對于大型零件，由于合金結(jié)構(gòu)鋼淬透性較高，能夠在零件整個沈陽航空 工業(yè) 學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 合金結(jié)構(gòu)鋼通 常需要熱處理，以獲得良好的綜合機(jī)械性能，按其含碳量和熱處理工藝的不同，可將合金鋼分為合金調(diào)質(zhì)與滲碳鋼兩類。 軸的材料優(yōu)質(zhì)碳素鋼型號很多，常用材料是 3 4 50，最常用的是 45 鋼。在一般情況中，剛度條件下計算所得的軸徑應(yīng)該比由強(qiáng)度條件計算得到的軸徑要稍大一些。 條件的要求。軸扭轉(zhuǎn)的強(qiáng)度條件是 ： ? ?max Q kpTW???? 式（ ） max? 截面上最大剪應(yīng)力 QT 軸所傳遞的扭矩 pW 抗扭截面系數(shù) ??k? 降低后的扭轉(zhuǎn)許用剪應(yīng)力 軸扭轉(zhuǎn)材料的許用剪應(yīng)力值可以通過扭轉(zhuǎn)試驗 獲得的屈服極限? 、或強(qiáng)度極限 ? 。 38 沈陽航空 工業(yè) 學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 小于許用扭轉(zhuǎn)角 ??? ，由于設(shè)計條件我們知道需要設(shè)計的攪拌設(shè)備不屬于高精度穩(wěn)定攪拌也不屬于低精度攪拌傳動，本次的攪拌設(shè)備由攪拌速度和混合精度等參數(shù)判斷應(yīng)該在一般攪拌和底精度攪拌之間選擇，一般精度攪拌所以理論上允許的 ??? 應(yīng)該取 — 1o。 40換算公式如下： 0NN b?換 式（ ） 其中 b0為換算值，根據(jù) b0值可以查表得到空心軸的內(nèi)徑和外徑比，根據(jù)前面所知道的最大功率和換算表 b0取 — 之間，由于前面計算功率的時候我們已經(jīng)采取的保守算法，所以我們現(xiàn)在取 b0 的最小值 。 41由 于密封裝置所消耗功率較小，可以忽略不計， 所以攪拌軸傳遞的最大沈陽航空 工業(yè) 學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 如果就一層攪拌器就算一層就可以了，攪拌器的層數(shù)不影響公式的準(zhǔn)確性。 N0單個攪拌器的攪拌功率 (kW)。 軸在危險截面由彎矩和轉(zhuǎn)矩合成的當(dāng)量彎矩為： 沈陽航空 工業(yè) 學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 臨界轉(zhuǎn)速校核 為了使軸的工作轉(zhuǎn)速 n 避免達(dá)到臨界轉(zhuǎn)速 nk ,應(yīng)按懸臂軸計算 nk 。 13119633 206 10 10 130 130 0 451 130 0 300kXASEInS W S S? ?? ? ? ???? =1683（轉(zhuǎn) /分） 式（ ） 遠(yuǎn)離臨界轉(zhuǎn)速的措施： 增加軸的剛度； 減輕攪拌器和軸的重量，可采用階梯軸或空心軸來提高臨界轉(zhuǎn)速； 減小攪拌軸的長度來提高臨界轉(zhuǎn)速； 降低工作轉(zhuǎn)速； 采用底軸承可增加臨界轉(zhuǎn)速，提高穩(wěn)定性。 軸的支撐條件 為了保持?jǐn)嚢栎S懸臂的穩(wěn)定性，其懸臂軸的允許長度用下列經(jīng)驗公式計算： 111(4 ~ 5)(40 ~ 50)ALLLd?? 在本設(shè)計中 L1=1300mm,LA=300mm,d=40mm,并且 d 有較大的選擇余量，故設(shè)計的數(shù)據(jù)滿足要求。 滾動軸承有許多優(yōu)點，例如：已實現(xiàn)系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、商品化、使用維護(hù)簡單，互換性能好等等，故在各工業(yè)部門應(yīng)用很廣。 47 滾動 軸承選擇 選擇滾動軸承的考慮要點 滾動軸承的選用，既應(yīng)滿足外載荷的要求，又應(yīng)盡量發(fā)揮軸承本身的負(fù)荷能力。 使用滾動軸承的各種機(jī)械裝置、儀器等的市場要求性能日趨嚴(yán)格，對于軸承所要求的條件、性能也日趨多樣化。 度、軸承所允許的空間、尺寸及軸承的市場性等，大致決定軸承結(jié)構(gòu)。但是，選擇軸承并沒有一定的順序、規(guī)則，優(yōu)先應(yīng)考慮的是對軸承所要求的條件、性能、最有關(guān)連的事項，尤為實際。 本次設(shè)計軸承的選用 根據(jù)本次的設(shè)計要求，我們知道本次軸承應(yīng)用的主軸是封閉攪拌機(jī)的主軸，主軸主要承擔(dān)的是軸向力和少許徑向力，由此我們根據(jù)以上對選擇軸承的時候后應(yīng)該注意的要點首先確定選用軸承的種類主要為能夠承受軸向力的軸承。 50推力球軸承還有帶座墊的結(jié)構(gòu)，由于座墊的安裝面呈球面形，故軸承具有調(diào)心性能，可以減少安裝誤差的影響。單列圓錐滾子軸承游隙需用戶在安裝時調(diào)整；雙列和四列圓錐滾子軸承游隙已在產(chǎn)品出廠時依據(jù)用戶要求給定，不須用戶調(diào)整。它與軸承類型、尺寸、精度、游隙、保持架的材料與結(jié)構(gòu)、潤滑方式、潤滑劑的性質(zhì)與用量、負(fù)荷的大小與方向以及散熱條件等因素有關(guān)。 1min? （脂潤滑） . 其 51111 各項尺寸如下： d=55mm,D=78mm,T=16mm； 極限轉(zhuǎn)速 =2800r軸承在正常條件下使用，內(nèi)圈、外圈和滾動體上的接觸應(yīng)力都是變化的，工作一定時間后，接觸表面就可能發(fā)生疲勞點蝕，以致造成疲勞剝落。 沈陽航空 工業(yè) 學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 沈陽航空 工業(yè) 學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 Y21FrFa。 軸承的工作壽命為： 1066 1031 0 1 0 2 8 5 0 0 0( ) ( ) 2 . 0 3 1 06 0 6 0 1 0 0 2 3 8 2h CLhnP ?? ? ? ?? 式（ ） 滿足要求。 算得載荷 P1 =3352N。 m/s)值 軸承的發(fā)熱量與其單位面積上的摩擦功耗 fpv 成正比，限制 pv值就是限制軸承的溫升。無論使用多么沈陽航空 工業(yè) 學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 。避免以現(xiàn)有的工具代替，必須使用恰當(dāng)?shù)墓ぞ摺?nèi)容包括監(jiān)視運轉(zhuǎn)狀態(tài)、補充或更換潤滑劑、定期拆卸的檢查。 56根據(jù)企業(yè)的電網(wǎng)電壓標(biāo)準(zhǔn)和對功率因數(shù)的要求，