【文章內(nèi)容簡介】 1 9 .7 5 2 3 .0 9 1 1A ? ? ? ? 故滿足工藝要求。 青島農(nóng)業(yè)大學機電工程學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 內(nèi)筒體及夾套的壁厚計算 選擇材料，確定設(shè)計壓力 按照《鋼制壓力容器》（ 150 98GB ? ）規(guī)定，決定選用 0 18 9Cr Ni 高合金鋼板，該板材在 150C 一下的許用應(yīng)力由《過程設(shè)備設(shè)計》附表 1D 查取， [ ] 103t MPa? ? ，常溫屈服極限137s MPa? ? 。 計算夾套內(nèi)壓 介質(zhì)密度 31000 /kg m? ? 液柱靜壓力 1000 10 M Pa? ? ? ? ? 最高壓力 max MPa? 設(shè)計壓力 m a x1. 1 0. 55P P MPa?? 所以 5% M Pa P M Pa? ? ? ? 故計算壓力 P gH M P a?? ? ? ? ? 內(nèi)筒體和底封頭既受內(nèi)壓作用又受外壓作用，按內(nèi)壓則取 MPa? ，按外壓則取 MPa? 夾套筒體和夾套封頭厚度計算 夾套材料選擇 235QB? 熱軋鋼板，其 235 , [ ] 113ts M Pa M Pa???? 夾套筒體計算壁厚 j? 2[ ]cjj t cPD P? ??? ? 夾套采用雙面焊，局部探傷檢查，查《過程設(shè)備設(shè)計》 表 43 得 ?? 則 0 .5 5 1 8 0 0 5 .1 72 1 1 3 0 .8 5 0 .5 5j mm? ???? ? ? 查《過程設(shè)備設(shè)計》表 42 取鋼板厚度負偏差 1 mm? ，對于不銹鋼，當介質(zhì)的腐蝕性極微時，可取腐蝕裕量 2 0C? ，對于碳鋼取腐蝕裕量 2 2C mm? ，故內(nèi)筒體厚度附加量青島農(nóng)業(yè)大學機電工程學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 12 0. 8aC C C mm? ? ? ， 夾套厚度附加量 12 2. 8bC C C mm? ? ? 。 根據(jù)鋼板規(guī)格，取夾套筒體名義厚度 14nj mm? ? 。 夾套封頭計算壁厚 kj? 為 0 . 5 5 1 8 0 0 5 . 1 62 [ ] 0 . 5 2 1 1 3 0 . 8 5 0 . 5 0 . 5 5cjkj tcPD mmP? ? ?? ? ?? ? ? ? ? 取厚度附加量 mm? ，確定取夾套封頭壁厚與夾套筒體壁厚相同。 內(nèi)筒體壁厚計算 ①按承受 內(nèi)壓計算 焊縫系數(shù)同夾套，則內(nèi)筒體計 算壁厚為： 0 .5 8 7 1 7 0 0 5 .7 22 [ ] 2 1 0 3 0 .8 5 0 .5 8 7cjtcPD mmP? ?? ?? ? ?? ? ? ? ②按承受 外壓計算 設(shè)內(nèi)筒體名義厚度 12n mm? ? ，則 12 11. 2e n aC m m??? ? ? ? ?，內(nèi)筒體外徑2 170 0 2 172 i nD D m m?? ? ? ? ? ?。 內(nèi)筒體計算長度 112 8 0 0 ( 4 2 5 1 2 ) 2 9 4 5 . 733jL H h m m? ? ? ? ? ?。 則 / ? ， / ? ? ，由《 過程設(shè)備設(shè)計》圖 46 查得 ? ，圖 49查得 50B MPa? ，此時許用外壓 []P 為： 5 0 1 1 . 2[ ] 0 . 3 3 0 . 5 51 7 2 2 . 4eoBP M P a M P aD? ?? ? ? ? 不 滿 足 強 度 要 求 ， 再 假 設(shè) 16n mm? ? ，則 16 15. 2nae C m m??? ? ? ? ?，2 170 0 2 173 i nD D m m?? ? ? ? ? ?， 內(nèi)筒體計算長度 112 8 0 0 ( 4 2 5 1 6 ) 2 9 4 733jL H h m m? ? ? ? ? ? 則 / ? ， / ? ? 查《過程設(shè)備設(shè)計》圖 46 得 ? ,圖 49 得 60B MPa? ，此時許用外壓為： 6 0 1 5 . 2[ ] 0 . 5 6 2 0 . 5 51 7 3 0 . 4eoBP M P a M P aD? ?? ? ? ? 青島農(nóng)業(yè)大學機電工程學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 故取內(nèi)筒體壁厚 16n mm? ? 可以滿足強度要求。 封頭校核 考慮到加工 制造方便，取封頭與夾套筒體等厚，即取封頭名義厚度 16nk mm? ? 。按內(nèi)壓計算肯定是滿足強度要求的，下面僅按封頭受外壓情況進行校核。 封頭有效厚度 16 0. 8 15 .2e mm? ? ? ? 。由《過程設(shè)備設(shè)計》表 45 查得標準橢圓形封頭的形狀系數(shù) 1 ? ，則橢圓形封頭的當量球殼內(nèi)徑 1 170 0 153 0iiR K D m m? ? ? ?，計算系數(shù) A 1 5 . 20 . 1 2 5 0 . 1 2 5 0 . 0 0 1 2 4 21530eiA R?? ? ? ? 查《過程設(shè)備設(shè)計》圖 49 得 110B MPa? 1 1 0 1 5 .2[ ] 1 .0 9 0 .5 51530eiBP R? ?? ? ? ? 故封頭壁厚取 16mm 可以滿足穩(wěn)定性要求。 水壓試驗校核 ①試驗壓力 內(nèi)同試驗壓力取 87 87TcP P M P a? ? ? ? ? 夾套實驗壓力取 P M Pa? ? ? ? ? ②內(nèi)壓試驗校核 內(nèi)筒筒體應(yīng)力 () 0 . 6 8 7 ( 1 7 0 0 1 5 . 2 ) 4 4 5 . 62 2 1 5 . 2 0 . 8 5T i e iTi eiPD M P a?? ??? ??? ? ??? 夾套筒體應(yīng)力 () 0 . 6 5 ( 1 8 0 0 1 1 . 2 ) 6 1 . 82 2 1 1 . 2 0 . 8 5T j e jTj ejPD M P a?? ??? ??? ? ??? 而 137 123 .3si M Pa? ? ? ? 0 .9 0 .9 2 3 5 2 1 1 .5sj M P a? ? ? ? 故內(nèi)筒體和夾套均滿足水壓試驗時的應(yīng)力要求。 ③外壓實驗校核 青島農(nóng)業(yè)大學機電工程學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 由前面的計算可知，當內(nèi)筒體厚度取 16mm 時，它的許用外壓為 [ ] MPa? ，小于夾套 的水壓試驗壓力，故在做夾套的壓力實驗校核時，必須在內(nèi)筒體內(nèi)保持一定壓力，以使整個試驗過程中的任意時間內(nèi)，夾套 和內(nèi)同的壓力差不超過允許壓差。 人孔選型及開孔補強設(shè)計 人孔選型 選擇 回轉(zhuǎn) 蓋帶頸法蘭人孔，標記為：人孔 ,DN450,HG/T 215182022,尺寸如下表所示 : 密封面 形式 公稱壓力 PN（ MP） 公稱直徑 DN wds? d D 1D 1H 2H b 突面 （RF） 450 480 14? 685 610 270 137 57 1b 2b A B L od 螺柱 螺母 螺柱 總質(zhì)量 （ kg） 數(shù)量 直徑 ? 長度 41 46 375 175 250 24 20 40 33 2 165M ?? 245 開孔補強設(shè)計 最大的開孔為人孔，筒節(jié) 16nt mm? ? ，厚度附加量 mm? ，補強計算如下： 開孔直徑 4 5 0 2 0 .6 4 5 1 .2d mm? ? ? ? 青島農(nóng)業(yè)大學機電工程學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 圓形封頭因開孔削弱所需補強面積為： 2 ( ) (1 )nt rA d C f? ? ?? ? ? ? 人孔材料亦為不銹鋼 0Cr18Ni9，所以 ? 所以 21 . 5 8 7 1 7 0 04 5 0 0 2 5 6 0 . 32 1 0 3 0 . 8 5 0 . 5 . 5 8 7A m m?? ? ? ?? ? ? ? 有效補強區(qū)尺寸： 1 4 5 1 .2 1 6 8 4 .9 7nth d m m?? ? ? ? 2 2 45 90 d mm m? ? ? ? 在有效補強區(qū)范圍內(nèi)，殼體承受內(nèi)壓所需設(shè)計厚度之外的多余金屬面積為： 1 ( ) ( ) 2( ) ( ) ( 1 )e nt e rA B d C f? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? 故 21 ( ) ( ) 45 1. 2 ( 15 .2 5. 7 ) 43 76 .6 4eA B d m m??? ? ? ? ? ? ? 可見僅 1A 就大于 A ,故不需另行補強。 最大開孔為人孔，而人孔不需另行補強，則其他接管均不需另行補強。 攪拌器的選型 攪拌器選型 槳徑與罐內(nèi)徑之比叫槳徑罐徑比 /dD,渦輪式葉輪的 /dD一般為 ~，渦輪式為快速型，快速型攪拌器一般在 ? 時設(shè)置多層攪拌器，且相鄰攪拌器間距不小于葉輪直徑 d。適應(yīng)的最高黏度為 50Pa s? 左右。 攪拌器在圓形罐中心直立安裝時，渦輪式下層葉輪離罐底面的高度 C 一般為槳徑的1~ 倍。如果為了防止底部有沉降，也可將葉輪放置低些，如離底高度 /10CD? .最上層葉輪高度離液面至少要有 的深度。 符號說明 b —— 鍵槽的寬度 B —— 攪拌器槳葉的寬度 d —— 輪轂內(nèi)經(jīng) 0d —— 攪拌器槳葉連接螺栓孔徑 1d —— 攪拌器緊定螺釘孔徑 青島農(nóng)業(yè)大學機電工程學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 2d —— 輪轂外徑 JD —— 攪拌器直徑 1D —— 攪拌器圓盤的直徑 G —— 攪拌器參考質(zhì)量 1h —— 輪轂高度 2h —— 圓盤到 輪轂底部的高度 L —— 攪拌器葉片的長度 R —— 弧葉圓盤渦輪攪拌器葉片的弧半徑 M —— 攪拌器許用扭矩 ()Nm? t —— 輪轂內(nèi)經(jīng)與鍵槽深度之和 ? —— 攪拌器槳葉的厚度 1? —— 攪拌器圓盤的厚度 工藝給定攪拌器為六彎葉圓盤渦輪攪拌器，其后掠角為 45o?? ，圓盤渦輪攪拌器的通用尺寸為槳徑 jd :槳長 l :槳寬 20:5:4b? ，圓盤直徑一般取槳徑的 23 ，彎葉的圓弧半徑可取槳徑的 38 。 查 HGT ~122022,選取攪拌器參數(shù)如下表 JD d 2d 1D 1d od ? 1? 青島農(nóng)業(yè)大學機電工程學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 550 80 120 370 10M 10M 5 6 B 1h 2h L b t M G 110 120 40 137 22 2526 由前面的計算可知液層深度 ? ，而 2210iD mm? ，故 iHD? ，則設(shè)置兩層攪拌器。 為防止底部有沉淀，將底層葉輪放置低些，離底層高度為 425mm ，上層葉輪高度離液面 2JD 的深度，即 1025mm 。則兩個攪拌器間距為 1000mm ，該值大于也輪直徑，故符合要求。 攪拌附件 ①擋板 擋板一般是指長條形的豎向固定在罐底上板，主要是在湍流狀態(tài)時，為了消除罐中央的“圓柱狀回轉(zhuǎn)區(qū)”而增設(shè)的。 罐內(nèi)徑為 1700mm ，選擇 4 塊豎式擋板，且沿罐壁周圍均勻分布地直立安裝。 3 傳動裝置選型 減速機選型 由工藝要求可知，傳動方式為帶傳動，攪拌器轉(zhuǎn)速為 40r/minn? ，電機功率為 ,查《長城攪拌》表 選擇減速機型號為 6FPV 選擇電動機 按已知的工作要求和條件，選用 Y160M2— 8 電動機。 青島農(nóng)業(yè)大學機電工程學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 選擇電動機功率 工作機所需的電動機輸出功率為 Pd=Pw/η Pw=FV/1000 所以 Pd=FV/1000η 由電動機至工作機之間的總效率（包括工作機效率）為 η =η 1η 2η 3η 4η 5 式中：η η η η 4 分別為帶傳動、齒輪傳動的軸承、齒輪傳動、聯(lián)軸器。根據(jù)《機械設(shè)計指導(dǎo)書》 P5 表 17 得：各項所取值如下表： 種 類 取 值 帶傳動 V 帶傳動 0． 92 齒輪傳動的軸承 深溝球軸承 0． 99 齒輪傳動 7 級精度的一般齒輪傳動 0． 96 聯(lián)軸器 剛性聯(lián)軸器 0． 99 η =0． 92 0． 993 0． 962 0． 99＝ 所以 Pw=Tnw/9550 =1115 31／ 9550kW= Pd=Pw/η = 確定電動機轉(zhuǎn)速 攪拌軸的工作轉(zhuǎn)速 nw=31 r/min，按推薦的合理傳動比范圍，取 V 帶傳動的傳動比i1’=2~4,單級齒輪傳動比 i2’=2~6,則合理總傳動比的范圍為 i’=6～ 24，故電動機轉(zhuǎn)速可選范圍為 nd’=i’ nw=(6~24) 31 r/min nd’=（ 186～ 744） r/min 綜合考慮