【正文】 計(jì)，并不等于憑空設(shè)想。在老師指導(dǎo)下，通過課程設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析、解決實(shí)際問題的能力。在設(shè)計(jì)中要 自 始至終本著對(duì)工程設(shè)計(jì)負(fù)責(zé)的態(tài)度，從難從嚴(yán)要求，綜合考慮經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性、安全可靠性 和 先進(jìn)性，嚴(yán)肅認(rèn)真地進(jìn)行設(shè)計(jì)，高質(zhì)量地完成設(shè)計(jì)任務(wù)。對(duì)于初學(xué)設(shè)計(jì)者，往往把設(shè)計(jì)片面的 理解為是理論上的強(qiáng)度、剛度等的計(jì)算，認(rèn)為這些 計(jì) 算結(jié)果不可更改。 課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容 完成攪拌反應(yīng)釜的機(jī)械設(shè)計(jì)，工作量應(yīng)包括：設(shè)備總裝圖 1張，設(shè)計(jì)計(jì)算書 1份。設(shè)備內(nèi)部附件結(jié)構(gòu)類型，如攪拌器形式，常由工藝設(shè)計(jì)而定；外部附件結(jié)構(gòu)形式，如法蘭、支座、加強(qiáng)圈、接管等附件，在滿足工藝要求條件下， 按 受力條件、制造、安裝等因素決定。 （ 6）提出技術(shù)要求。 表 13 攪拌反應(yīng)釜設(shè)計(jì)參考進(jìn)程 序號(hào) 內(nèi)容 時(shí)間（天） 1 準(zhǔn)備工作、選擇結(jié)構(gòu)型式和材料 1 2 設(shè)計(jì)釜體和夾套 1 3 設(shè)計(jì)攪拌系統(tǒng) 1 4 選擇并核算附件 2 5 繪制裝配圖 5 6 編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書 3 7 檢查修改 1 8 設(shè)計(jì)答辯 1 5 2 攪拌 反應(yīng)釜 的機(jī)械 設(shè)計(jì) 反應(yīng)釜的總體結(jié)構(gòu) 圖 21所示為 — 臺(tái)帶攪拌的夾 套 反應(yīng)釜示意 圖 。 ①根據(jù) 工 藝參數(shù)確定各部幾何尺寸 ； ②考慮壓力、溫度、腐蝕因素，選擇釜體和夾套材料 ； ③ 對(duì) 罐 體、夾套等進(jìn)行強(qiáng)度和穩(wěn)定性計(jì)算、校核 。夾套傳熱是一種應(yīng)用最普遍的外部傳熱方式。頂蓋與 筒 體的連接型式分為可拆和不可拆兩種， 筒 體內(nèi)徑 1200iD mm? 時(shí) ，宜采用可拆連接。 確定 筒 體高度 1H 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。 夾套內(nèi)徑 jD 根據(jù) 筒 體內(nèi)徑 iD 按表 2— 2選取。平面密封面法蘭見附圖1，凹凸密封面法蘭見附圖 2，平面 密封面詳圖見附圖 3，其主要尺寸見附表 4。 ③ 圓筒內(nèi)為正壓外帶夾套時(shí)： 當(dāng)圓筒的公稱 直 徑 600DN mm? 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)圓筒的公稱 直 徑 600DN mm? 時(shí) ，全部筒體 分別按內(nèi)壓 圓筒 和外壓圓筒計(jì)算，取其中較大值 。它的選型通常是工藝設(shè)計(jì)的 任 務(wù)，也可按 HG/T2056994《機(jī)械攪拌設(shè)備》 選取。 槳式攪拌器的主要尺寸見表 2－ 3。 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。與聯(lián)軸器 配合的軸頭結(jié)構(gòu)，按聯(lián) 軸 器的要求而定。因此，對(duì)某些軸的扭轉(zhuǎn)變形也要加以一定的限制，通常要求軸在單位長(zhǎng)度上的扭轉(zhuǎn)角不能超過某一規(guī)定的許用值。） /m 則由剛度條件得： ? ?m ax4 32 180Td G? ? ??? （ 211） 最后， 取強(qiáng)度計(jì)算和剛度計(jì)算的大值作為軸的直徑，并 把確定的直徑尺寸按表 2－ 6圓整到攪拌軸的標(biāo)準(zhǔn)直徑系列。如 圖 2— 12所示。減速機(jī)的基本特性見表 2— 8。 解：據(jù)已知條件，確定該攪拌的公稱輸出軸轉(zhuǎn)速為 n＝ 100r／ min，配電機(jī)功率為 P＝， 查 表 2— 9，可選 BLD 擺線針輪行 星 減速機(jī)，其型號(hào)尺寸從 HG5－ 746— 78標(biāo)準(zhǔn) 中 查得為 ALC l00— 71。形式選取時(shí)應(yīng)注意與凸緣法蘭的密封面配合（突面配突面，凸面配凸面）。減速器輸出軸聯(lián) 軸 器形式為夾殼式聯(lián)軸器或剛性 凸 緣聯(lián)軸器。常 用 的聯(lián)軸器有彈 性 塊式聯(lián)軸器、剛件凸緣聯(lián)軸器、夾 殼 聯(lián)軸器和緊箍夾殼聯(lián)軸器等。 因 其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于制造，在 攪拌設(shè)備 上曾得到 廣 泛應(yīng)用。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(shè)備。 反應(yīng)釜的其他附件 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。 當(dāng) 容器高徑比不大于 5，且總高度 H0不大 于 10m 時(shí)， ep 和 wp 可按下式計(jì)算，超出此范21 圍的容器 不推薦使用耳座。人孔的形狀有圓形和橢圓形兩種。 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。 （ 2）補(bǔ)強(qiáng)圈 容器開孔后由 于殼 體材料的削弱，出現(xiàn)開孔應(yīng)力集中現(xiàn)象。 筒 體和封頭適用的開口范圍及不另行補(bǔ) 強(qiáng)的最大 開 孔直徑等規(guī)定參見參考文獻(xiàn) 1第十— 章第三節(jié)的相關(guān)內(nèi)容。 視鏡 視鏡主要用來觀察設(shè)備內(nèi)物料及其反應(yīng) 情況，也可作為料面指示鏡， 一般成對(duì)使用，當(dāng)視鏡需要斜裝或設(shè)備直徑較小時(shí)，采用帶頸視鏡。 驗(yàn)算夾套傳熱面積 查附表 1， 1400iD mm? 的圓筒每米高度內(nèi)表面積為 21 ? ；查附表 2可知，封頭內(nèi)表面積 F 2封 ＝ ，所以實(shí)際總傳熱面積為： 所以 夾套傳熱面積符合設(shè)計(jì)要求。 ） 又 12 6 2 0 .6 3 .4 2 .5 8en C C m m m m? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ?取 6n mm? ? 合適。 再取 10n mm? ? ， 則 12 10 2 C C m m??? ? ? ? ? ? ? 0 2 1400 2 10 1420inD D m m?? ? ? ? ? ?。 235 M Pa??? ? ? ? ? 釜體筒體內(nèi)： 夾套筒體內(nèi)： 0 . 1 2 5 0 . 1 2 5 0 . 0 0 0 7 1 412607 . 2i eA R ?? ? ?? ? 98 0 . 5 6 0 . 3 31260 7 . 2ieBp M P a M P aR?? ? ? ?? ?? ? ? ?? ?0 . 2 7 5 1 4 0 0 1 0 2 0 . 8 2 6 . 8 4 0 . 9 1 7 9 . 82 2 1 0 2 0 . 8T i nTsnp D c M P a M P ac?? ? ??? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ?? ? ?? ?? ? 1131 . 2 5 1 . 2 5 0 . 2 2 0 . 2 7 5113T tP P M P a??? ? ? ? ?? ?? ? 1131 . 2 5 1 . 2 5 0 . 3 3 0 . 4 1 3113Tj tP P M P a??? ? ? ? ?? ? 0 .92T i eTsePD ?? ??????? ?0 .5 0 .92T i eTsePD ?? ? ?????31 釜體封頭內(nèi)： 夾套封頭內(nèi)： 各處應(yīng)力均小于 s?? ，故水壓試驗(yàn)是安全的。 支座的選用計(jì)算 支座的選擇 反應(yīng)釜因 需 外加保溫，故選 B型 （長(zhǎng)腳） 懸掛式支座。 加料口 b 和壓縮空氣管 f同上。 14 00 , 10nD N m m m m???的封頭重 1840N，15 00 , 6nDN mm mm???的封頭重 1210N，所以： 2 2 1 8 4 0 1 2 1 0 4 8 9 0QN? ? ? ? 3Q 為料液重量。因夾套的試驗(yàn)壓力為 PTj＝ ，而 釜體圓 筒 的許用外壓為 [P]＝ ，故在夾套水壓試驗(yàn)時(shí)， 筒 體內(nèi)需要充壓才能保持 筒 體穩(wěn)定。 由于筒體既可能承受內(nèi)壓 ，又可能承受外壓，所以筒體壁厚應(yīng)取兩者中的較大者，即確定筒體壁厚為 10mm? ?筒 。以保證壁厚符合圖紙數(shù)值 ,設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)可不作考慮。由參考文獻(xiàn) 3 表 9－ 4 查得， Q235－ B 鋼板在 0120 150 C 下的許用應(yīng)力為? ? 113t MPa? ? （設(shè) 3 16n mm? ? ）。 24 25 3 攪拌反應(yīng)釜機(jī)械設(shè)計(jì)舉例 已知條件 見表 31： 31 攪拌反應(yīng)釜設(shè)計(jì)有關(guān)參數(shù) 工作壓力 釜內(nèi) ≤ 夾套 ≤ 工作溫度 釜內(nèi) ≤ 120℃ 夾套 ≤ 150℃ 介質(zhì) 釜內(nèi) 染料及有機(jī)溶劑 夾套 冷卻水 腐蝕情況 輕微 攪拌 型式 槳式 轉(zhuǎn)速 85r/min 功率 4KW 操作容積 V0 2m3 傳熱面積 7m3 推薦材料 Q235B 確定 釜 體的直徑和高度 確定設(shè)備全容積 按 選取反應(yīng)釜裝料系數(shù) η ＝ 0． 8，由 于操作容積 30 2Vm? ，所以由式 21 可得設(shè)備容積 確定 釜 體直徑 由表 2－ 1 選取 釜 體長(zhǎng)徑比 1/1i H D??，按式 2－ 2計(jì)算 釜 體內(nèi)徑為： 將計(jì)算結(jié)果圓整至公稱直徑標(biāo)準(zhǔn)系列，選取筒體內(nèi)徑 D m?? 。另外還要考慮溫差應(yīng)力的影響。補(bǔ)強(qiáng)圈就是用來彌補(bǔ)設(shè)備殼體因開孔過大而造成的強(qiáng)度損失的 一 種最常用形式。標(biāo)準(zhǔn)管法 蘭 的主要參數(shù)是公 稱直 徑（ DN）和 公稱壓力 (PN)。人 孔 的大小及位置應(yīng)以人進(jìn)出設(shè)備方便為原則，對(duì)于反應(yīng)釜，還要考慮攪拌器的尺寸，以便攪拌軸及攪拌器能通過人 孔 放入 罐 體內(nèi)。 水平風(fēng)載荷 wp ： ? ?60 0 00 . 9 5 1 0 2 1 3wip f q D H ??? 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 － 式 中 Do—— 容器外徑，有保溫層時(shí)取保溫層外徑， mm， fi—— 風(fēng)壓高度變化系數(shù)，按設(shè)備質(zhì)心所處高度取 。當(dāng)設(shè)備需要保溫或直接支承在樓板上時(shí)選 B 型，否則選 A 型。 由于反應(yīng)釜多采用 立 式結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)速低，但攪拌 軸 直徑大、尺寸長(zhǎng) ， 擺動(dòng)和振動(dòng)較大，故機(jī)械密封常采用外裝式 (靜環(huán)裝于釜口法蘭外側(cè) )、小彈簧 (補(bǔ)償機(jī)構(gòu)中含有多個(gè)沿周向分布的彈簧 )、旋轉(zhuǎn)式 (彈性元件隨軸旋轉(zhuǎn) )的結(jié)構(gòu)，當(dāng)介質(zhì)壓力、溫度低且腐蝕性不大時(shí)，可采用單端面 (由一對(duì)密封端 面 組成 )、非平衡型 (載荷系數(shù) K≥ 1)的機(jī)械密封。 當(dāng)采用填料密封時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選用標(biāo)準(zhǔn)填料箱。 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。 單支點(diǎn)機(jī)架的選用條件： ① 電動(dòng)機(jī)或減速機(jī)有一個(gè)支點(diǎn)，經(jīng)核算可承受攪拌軸的載荷； ② 攪拌容器內(nèi)設(shè)置 底軸承，作為一個(gè)支點(diǎn)； ③ 軸 封本體設(shè)有可以作為支點(diǎn)的軸承； ④ 在攪拌容器內(nèi)、軸中部設(shè)有導(dǎo)向軸承，可以作為一個(gè)支點(diǎn)者。 機(jī)架 機(jī) 架 是安放減速 機(jī) 用的，它 與 減速機(jī)底座尺寸應(yīng)匹配。凸緣法蘭分整體和襯里兩種結(jié)構(gòu)型式，密封面分突面（ R）和凹面 （ M）兩種。選擇前一般 已 知的條件是：攪拌所需轉(zhuǎn)速及攪拌軸功率 （ 或所配 電 機(jī)功率 )和工況的 特 殊要求等。 常用電機(jī)及其連接尺寸 15 攪拌設(shè)備選用電動(dòng)機(jī)的問題 ，主 要是確定系列、功率、轉(zhuǎn)速以及安裝形式 和 防爆要求等 幾 項(xiàng)內(nèi)容。當(dāng)攪拌軸較長(zhǎng)時(shí)，軸的剛度 條件變壞。一般情況下，?。? 精密機(jī)器的軸 ??? =（ 176。 （ 3） 攪拌軸 的 強(qiáng)度 計(jì)算 通常攪拌軸強(qiáng)度計(jì)算 與 軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)同時(shí)進(jìn)行，邊畫圖、邊計(jì)算、邊修改。 （ 1） 攪拌鈾的材料 常用 45號(hào)鋼，強(qiáng)度要求不高的可用 Q235— A。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。 攪拌器的安裝方式及其與軸連接的結(jié)構(gòu)設(shè) 計(jì) 推薦兩種簡(jiǎn)單的攪拌器。 內(nèi)壓容器封頭的強(qiáng)度計(jì)算見參考文獻(xiàn) 3第十章。 夾套與筒體的焊接點(diǎn)與法蘭距離要考慮到裝拆螺栓的方便，一般不小于 150～ 200mm（圖 26），夾套有保溫層取大值。因此可按下式估算： ? ? ? ?2244jiVVHmD???? 封 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 － 式中： jH ─ 夾套高度， m ； V封 ─ 釜體下封頭容積 ， 3m 。 ? ? ? ?1 2 234 iVVHmD??? 封 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 － 式中 V封 —— 封 頭容積 (見附表 2)， 3m ； iD —— 圓整以后的筒體內(nèi)徑， m 。 夾套的型式與罐體相同。 罐體和夾套的設(shè)計(jì) 主 要包括其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，各部件幾何尺寸的確定和強(qiáng)度的計(jì)算與校核。 （ 5） 繪圖，包括總裝圖、部件圖和零件圖。 攪拌容器分罐體和 夾套 兩部分，主要 由 封頭 和 筒 體組成，多為中、低壓壓力容器；攪拌裝置 由 攪拌器和攪拌軸組成，其形式通常 由工 藝設(shè)計(jì)而定；傳 動(dòng)裝置是為帶動(dòng)攪拌裝置設(shè)置的， 主 要 由電 機(jī)、減速器、聯(lián)軸器和傳動(dòng)軸等組成；軸封裝置為動(dòng)密封 ， 一 般 采用機(jī)械密封或填料密封；它們與支座、人孔、工藝接管等附件 一 起，構(gòu)成完整的夾套反應(yīng)釜。 設(shè)計(jì)計(jì)算說明書 設(shè)計(jì)計(jì)算說明書是圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的理論依據(jù)， 是設(shè)計(jì)計(jì)算的整理和總結(jié)，是審核設(shè)計(jì)的技術(shù) 文件之一。根據(jù)結(jié)構(gòu)、受力條件和材料的力學(xué)性能、耐腐蝕性能等進(jìn)行強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性計(jì)算，最后確定出合理的結(jié)構(gòu)尺寸。根據(jù)設(shè)備的工藝條件（包括工作壓力、溫度、介質(zhì)及其特性、結(jié)構(gòu)形式和尺寸、管口方位、標(biāo)高等），圍繞著設(shè)備內(nèi)、外附件的選型進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、圍繞著確定大小進(jìn)行強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性的設(shè)計(jì)和校核計(jì)算。 在設(shè)計(jì)中還應(yīng)注意處理好尺寸的 圓 整