【文章內(nèi)容簡介】 ） 第 14 頁 （ 2）封頭的強度校核 封頭的厚度為 7mm，橢圓形封頭的當(dāng)量球殼內(nèi)半徑 R1=KD=1ⅹ 800=800mm，用式（ 6） A=1 R e? =，查得 B=120Mpa，由式（ 7） [P]= RB? （ 7） 得 [P]= Mpa。故封 頭壁厚取 7mm可以滿足穩(wěn)定性的要求。 在計算功率之前，首先計算攪拌過程的雷諾準(zhǔn)數(shù)，計算公式為 Re=??2jnd （ 8） 已知 η =40 r／ min， dj=， 181。=， ρ =1500kg/m3所以雷諾數(shù) Re=588。 攪拌所需動力為 P= 1000 53dnNP? （ 9） 其中 Np 為動力系數(shù) ，利用 Rushton 的算圖，查得 Np=，代入上式 得P=， 所需電動機的功率為 Pe=P/η =， 所以選擇 的電動機就可滿足要求。 攪拌軸主要用來支承攪拌器的，并從減速器輸出軸取得動力使攪拌器旋轉(zhuǎn)，達到攪拌的目的。因此，攪拌軸的結(jié)構(gòu)就是以這些要求為依據(jù)進行設(shè)計的。攪拌軸上端應(yīng)同減速器輸出軸相連。它們是通過聯(lián)軸器相聯(lián)接的，因此，攪拌軸上端必須復(fù)合聯(lián)軸器的聯(lián)接結(jié)構(gòu)要求。 軸上相應(yīng)的位置應(yīng)加工出同攪拌器相配合的結(jié)構(gòu)尺寸。目前常用的攪拌器大都采用平鍵、穿軸銷釘或穿軸螺釘固定。其結(jié)構(gòu)如下圖所示。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 15 頁 1— 攪拌器 2— 防銹螺母 攪拌器軸的材料通常選用 45 號鋼，還應(yīng)進行正火或調(diào)質(zhì)處理。 同時由于化工反應(yīng)中有腐蝕，所以還要進行防腐蝕處理。 攪拌軸的計算主要是確定軸的最小截面尺寸（軸徑），需要進行強度、剛度計算或校核，驗算軸的臨界轉(zhuǎn)速和撓度等，以便保證攪拌軸能安全可靠的運轉(zhuǎn)。 攪拌軸的特點是細而長，攪拌器設(shè)在軸的一端，軸受到扭轉(zhuǎn)、彎曲和軸向等組合載荷，其中以扭轉(zhuǎn)載荷為主。工程應(yīng)用中常用近似的方法進行強度計算，即假定軸只受到扭矩作用，然后用增加安全系數(shù)以降低材料許用應(yīng)力的辦法來補償其他載荷的影響。 （ 1） 軸的強度計算 軸的扭轉(zhuǎn)強度條件是： ? max =PTWM （ 10） 由上式可知，只要知道了攪拌軸上所傳遞的扭矩 MT 和軸材料的許用剪應(yīng)力 [? ]值后，就可求出軸的抗扭截面模量，即： WP= ???TM （ 11） 已知 MT可由軸傳遞的功率 P 和轉(zhuǎn)速 n 求出，即： MT= 106P/n （ 12） 然后再根據(jù)抗扭截面模量 Wp 同 軸徑 d 的關(guān)系求出攪拌軸的最小直徑。因為 Wp= 163d? （ 13） 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 16 頁 將（ 12）（ 13）式代入（ 11）式得 d≥ 3 ? ?? ??3 ?nP≈ ??3 ?nPmm 已知攪拌軸的功率為 ，軸的轉(zhuǎn)數(shù) n=40r/min， [? ]=40Mpa，代入上式得d=。 考慮到腐蝕，故攪拌軸的直徑為 55mm。 （ 2）軸的剛度的計算 為了防止攪拌軸產(chǎn)生過大的扭轉(zhuǎn)變形，從而在運轉(zhuǎn)中引起振動，造成動密封失效，應(yīng)該把軸的扭轉(zhuǎn)變形限制在一個允許的范圍內(nèi)，這就是設(shè)計中的扭轉(zhuǎn)剛度條件。為此攪拌軸要進行剛度計算。 工程上是以單位長度的扭轉(zhuǎn)角 θ 不得超過許用扭轉(zhuǎn)角 [θ ]作為剛度條件的，即： θ max=PTGIMmax 103??180 ≤ [θ ] （ 14） θ — 軸扭轉(zhuǎn)變形的扭轉(zhuǎn)角，176。 /m； G— 剪切彈性模量， Mpa； G= 104Mpa； Ip— 截面的極慣性矩 。一般情況下 Ip = 324d? 。 從（ 14）式可以看出，扭轉(zhuǎn)角 θ的大小與扭矩 MTmax成正比，與扭轉(zhuǎn)剛度 GIp成反比。許用扭轉(zhuǎn)角 [θ ]值是根據(jù)實際情況確定的，一般 攪拌軸選用 [θ ]=（ — ）176。 /m。取 [θ ]=。 代入下式 d≥ 1537 ? ?4 ?GnPmm (15) 得 d=。 軸徑應(yīng)同時滿足剛度和強度兩個條件。一般按剛度計算的軸徑較按強度計算的軸徑大，所以對攪拌軸來說，主要以剛度條件確定軸徑。考慮到腐蝕，所以取軸徑為 d=55mm。 由于要求運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，防止軸的彎曲對軸封處的不利影響，因此軸安裝和加工要黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 17 頁 控制軸的直度，當(dāng)轉(zhuǎn)速 n100r/min 時，直線度允差為 1000： 。軸的配合面的配合公差和表面粗糙度可按所配零件的標(biāo)準(zhǔn)要求選取。 攪拌器及傳動裝置等的設(shè)計及計算 攪拌器的選擇 根據(jù)工藝要求，選用直徑為 800mm，軸徑 Ф 55mm 的漿式攪拌器，標(biāo)記符號為 800— 55 電動機的選型 根據(jù)攪拌器的結(jié)構(gòu)及電動機的安裝方式，我們選用 Y 系列 V1 型立式電動機， 電動機的型號 Y132S— 4 同步轉(zhuǎn)速 1500 r/min 額定功率 滿載轉(zhuǎn)速 1440r/min 最大轉(zhuǎn)矩 質(zhì)量 68Kg 其結(jié)構(gòu)尺寸參照《機械設(shè)計課程設(shè)計手冊》表 12— 5。 減速器的選型 根據(jù)我國目前情況，反應(yīng)釜用的立式減速機主要有，擺線針輪減速機、兩級齒輪減速機、 V 帶減速機、蝸桿減速機等幾種，這幾種減速機已由有關(guān)工業(yè)部門訂有標(biāo)準(zhǔn)系列，根據(jù)本次設(shè)計情況和查閱 有關(guān)手冊，我們選用擺線針輪減速機，如下圖所示。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 18 頁 擺線針輪減速機 根據(jù)《單支點機架》（ HG21566— 95）標(biāo)準(zhǔn)的附錄中列有常用的“釜用傳動裝置減速機型號及技術(shù)參數(shù)”可以根據(jù)公稱直徑和攪拌軸轉(zhuǎn)速來選擇減速機的型號。 我們選用 BLD3— 1— 29Q 型減速器。 其安裝尺寸參照《化工設(shè)備設(shè)計基礎(chǔ)》表 18— 12（ a）。 承的選擇 軸承是機器中重要的部件，它的功用主要是支承軸及軸上的零件，并使軸保持一定的旋轉(zhuǎn)精度，減少轉(zhuǎn)軸與支承之間的摩擦與磨損。 一般的工作情況下，滾動軸承的摩擦阻力較滑動軸承的摩擦阻力小，其功率損耗也小，容易起動，潤滑與維護簡單，而且滾動軸承是標(biāo)準(zhǔn)件，可由專門工廠大批生產(chǎn)，選用方便。所以在各種機械設(shè)備中應(yīng)用廣泛。所以本次設(shè)計我們選用滾動軸承。 滾動軸承通常由四種元件組成，即外圈 內(nèi)圈 滾動體 2 和保持架 4，如下圖。外圈和內(nèi)圈都制有一定形狀的滾道，以保證滾動體在其間作精確的運轉(zhuǎn)。滾動體有球形、圓柱體、圓錐 形、針形等，保持架的作用是把滾動體彼此隔開并沿滾道均勻分布，通常內(nèi)圈裝配在軸頸上，隨軸一起轉(zhuǎn)動；外圈裝在軸承座里不轉(zhuǎn)動。由于滾動體和內(nèi)圈、外圈的接觸面積很小，接觸應(yīng)力很大，所以它們都是由合金鋼制造的，經(jīng)熱處理使硬度達到 60HRC 以上，保持架多用軟鋼沖壓而成，也有用鋼合金、塑料和其他材料制成的。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 19 頁 根據(jù)軸承所承受載荷的大小、方向和性質(zhì)，我們選用 深溝 球軸承 ，主要承受徑向載荷，也可同時承受一定的的軸向載荷。其結(jié)構(gòu)如下圖 ， 其代號為 6211。其安裝尺寸參照《機械設(shè)計課程設(shè)計》（機械工業(yè)出版社）表 。 軸承的潤滑選用 脂潤滑，密封用氈圈式密封。 聯(lián)軸器的選擇 立式攪拌反應(yīng)器常用的聯(lián)軸器主要有 JQ 型夾殼式聯(lián)軸器、 GT 型凸緣聯(lián)軸器和 TK 型彈性塊式聯(lián)軸器。根據(jù)有關(guān)要求，我們選用 彈性塊式聯(lián)軸器 。 這種聯(lián)軸器適用于工作溫度 － 20176。 — +60176。 ，且有油或有弱堿、弱酸的介質(zhì)浸蝕下的變載荷的連接，并能緩和一部分沖擊，以及補償 少量的軸線偏差。彈性塊式聯(lián)軸器已經(jīng)作為化工設(shè)備立式減速器 HG 標(biāo)準(zhǔn)的附件，應(yīng)用較為廣泛。彈性塊式聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)如下圖所示。上方與減速器軸相連的凸半聯(lián)軸器，有 4— 12 片弧形凸塊。下方與攪拌軸相連的凹半聯(lián)軸器上則制有凹槽，可以容放相應(yīng)數(shù)量的彈性塊和凸半聯(lián)軸器上的凸塊。聯(lián)軸器與軸則以固定螺釘和鍵固定。當(dāng)主動軸轉(zhuǎn)動時，凸半聯(lián)軸器即通過彈性塊來帶動凹半聯(lián)軸器旋轉(zhuǎn)。聯(lián)軸器材料采用不比 HT200 差的鑄鐵，彈性塊采用能在－ 20176。 — +60176。范圍內(nèi)工作，且耐油、弱酸及弱堿的橡膠黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 20 頁 制成。 其尺寸參考《化工設(shè)備機械基礎(chǔ)》（第二版）表 11— 2。 傳動裝置的機架 反應(yīng)釜立式傳動裝置是通過機架安裝在反應(yīng)釜封頭的底座上的，機架上端需與減速機裝配，下端則與底座 裝配。在機架上一般還需要有容納聯(lián)軸器、軸封裝置等部件及其安裝操縱所需要的空間。按照《攪拌傳動裝置系統(tǒng)組合》 HG21563— 95 標(biāo)準(zhǔn)系列中選取機架。選用時，首先考慮上述要求，然后根據(jù)所選減速機的輸出 軸軸徑及其安裝定位面的結(jié)構(gòu)尺寸選配合適的機架。根據(jù)上述條件，選用J— A55 型 單支點機架，機架的公稱直徑為 300mm。 如下圖： 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 21 頁 其尺寸 參照《化工設(shè)備設(shè)計基礎(chǔ)》表 18— 14， 機架的材料選用和加工，選用灰鑄鐵 HT200 鑄造毛坯再進行加工。 底座的設(shè)計 為了易于保證底座既與減速機座連接又使穿過軸封裝置的攪拌軸運轉(zhuǎn)順利 ，要求軸封裝置與減速機架安裝時有一定的同心度，一般都將兩者的定位安裝面做在同一塊底座上。 根據(jù)《攪拌傳動裝置系統(tǒng)組合、選用及技術(shù)要求》（ HG21563— 95 中），我們選用下面的平底底座： 解決化工設(shè)備的跑、冒、滴、漏，特別是防止有毒、易燃介質(zhì)的泄露，是一個黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 22 頁 很重要的問題。因此，在攪拌器的設(shè)計過程中 選擇合理的密封裝置是很重要的 。在反應(yīng)釜中使用的軸封裝置主要是填料箱密封和機械密封兩種。通過下表填料箱密封和機械密封的比較 ，我們選取機械密封作為攪拌器的軸封裝置。 機械密封系指兩塊環(huán)形密封元件，在其光潔面平直的端面上，依靠介質(zhì)壓力或彈簧力的作用，在相互貼合的情況下作相對轉(zhuǎn)動，從而構(gòu)成密封結(jié)構(gòu)。 圖 1 是一種釜用機械密封裝置的簡單結(jié)構(gòu)圖。當(dāng)軸轉(zhuǎn)動時，帶動了彈簧座、彈簧、彈簧壓板、動環(huán)等零件一起旋轉(zhuǎn)。由于彈簧力的作用使動環(huán)緊緊壓在靜環(huán)上。當(dāng)軸旋轉(zhuǎn)時，動環(huán)與軸一起旋轉(zhuǎn)，而靜環(huán)則固定于座架上靜止不動，動環(huán)與靜環(huán)相接觸 的環(huán)形密封端面阻止了介質(zhì)的泄露。因此，從結(jié)構(gòu)上看，機械密封主要是將較易泄露的軸向密封，改為不易泄露的端面密封。 比較項目 填料箱密封 機械密封 泄露量 180~450ml/h 一般平均泄露量為填料箱密封的