【文章內(nèi)容簡介】 ＃鋼。槳葉寬度： =1120 =224 mm 攪拌器距釜底的高度： mm 攪拌器折葉角度：θ=45176。槳葉名義厚度：mm 攪拌器轉(zhuǎn)速：n=90 r/min攪拌器在攪拌容器中的位置尺寸關(guān)系如圖36圖36攪拌器在攪拌容器中的位置 攪拌功率的計算攪拌功率是指攪拌器以一定轉(zhuǎn)速進行攪拌時，對液體做功并使之發(fā)生流動所需的功率。計算攪拌功率的目的，一是用于設(shè)計或校核攪拌器和攪拌軸的強度和剛度，二是用于選擇電機和減速機等傳動裝置。影響攪拌功率的因素很多，主要有以下四個方面。①攪拌器的幾何尺寸與轉(zhuǎn)速：攪拌器直徑、槳葉寬度、槳葉傾斜角、轉(zhuǎn)速、單個攪拌器葉片數(shù)、攪拌器距離容器底部的距離等。②攪拌容器的結(jié)構(gòu)：容器內(nèi)徑、液面高度、擋板救、擋板高度、導(dǎo)流筒的尺寸等。③攪拌介質(zhì)的特性：液體的密度、粘廢。④重力加速度。上述影響因素可用下式關(guān)聯(lián)（31）式中：B—槳葉寬度，m；d—攪拌器直徑，m；D—攪拌容器內(nèi)直徑，m；Fr—弗勞德數(shù),；h—液面高度,m；K—系數(shù)；n—轉(zhuǎn)速，s1；—功率準數(shù)P—攪拌功率，W；r，q—指數(shù)；Re—雷諾數(shù)，；ρ—密度，kg/m3；μ—粘度，Pas。一般情況下弗勞德數(shù)Fr的影響較小。容器內(nèi)直徑D、擋板寬度b等幾何參數(shù)可歸結(jié)到系數(shù)K；由式(31)得攪拌功率P為： (32)上式中ρ、n、d為已知數(shù)，故計算攪拌功率的關(guān)鍵是求得功率準數(shù)。在特定的攪拌裝置上，可以測得功率準數(shù)Np與雷諾數(shù)Re的關(guān)系。將此關(guān)系繪于雙對數(shù)坐標(biāo)圖上即得功率曲線。圖37為漿式攪拌器的功率曲線，由圖37可知，功率準數(shù)Np隨雷諾數(shù)Re變化。在低雷諾數(shù)(Re10)的層流區(qū)內(nèi)，流體不會打漩，電力影響可忽略，功率曲線為斜率1的直線；當(dāng)10Re10000時為過渡流區(qū)，功率曲線為一下凹曲線；當(dāng)Re＞10000時，流動進入充分湍流區(qū)。功率曲線呈一水平直線，即Np與Re無關(guān)，保持不變。根據(jù)已知題設(shè)，有機溶劑，粘度計算雷諾數(shù)Re (33) 圖37漿式攪拌器攪拌功率準數(shù)查圖37：折葉漿式功率準數(shù)為： 按式(32)計算攪拌功率：= KW攪拌器功率計算的修正槳葉直徑的影響 (34) = = (35) = 攪拌軸設(shè)計攪拌軸的計算主要是確定軸的最小截面尺寸，進行強度、剛度計算或校核、驗算軸的臨界轉(zhuǎn)速和撓度，以便保證攪拌軸能安全平穩(wěn)地運轉(zhuǎn)。按扭矩計算軸的強度及剛度 軸的強度計算：對攪拌軸而言，承受扭轉(zhuǎn)和彎曲聯(lián)合作用，其中以扭轉(zhuǎn)作用為主，所以在工程應(yīng)用中常用近似的方法進行強度計算。假定軸只承受扭矩的作用。然后用增加安全系數(shù)以降低材料的許用應(yīng)力來彌補由于忽略受彎曲作用所引起的誤差。軸受扭轉(zhuǎn)時，其截面上產(chǎn)生剪應(yīng)力。軸扭轉(zhuǎn)的強度條件是： (36)式中：——截面上最大剪應(yīng)力； ——軸所傳遞的扭矩； ——抗扭截面系數(shù)； ——增加安全系數(shù)后的扭轉(zhuǎn)許用剪應(yīng)力。軸扭轉(zhuǎn)時材料的許用剪應(yīng)力值是根據(jù)扭轉(zhuǎn)試驗所得的屈服極限或強度極限，再除以安全系數(shù)來決定的。根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，在靜載荷作用下，鋼材的扭轉(zhuǎn)許用剪應(yīng)力與拉伸許用應(yīng)力有如下的關(guān)系： =～。在工程上常根據(jù)有關(guān)標(biāo)準、規(guī)范選取。由于攪拌軸除受扭轉(zhuǎn)作用外，也常受彎曲作用，而且所受的不是靜載荷，所以許用應(yīng)力，值常常規(guī)定得更低一些，例如對Q235A鋼取=120～200。由上面可以看出，只要知道了攪拌軸上所傳遞的扭矩和軸材料的許用剪應(yīng)力值后，就可通過式(37)求出軸的抗扭斷面系數(shù)Wp。即 (37)（實心軸）式中：d——攪拌軸的直徑（cm）；N——攪拌傳遞功率（KW）；n——攪拌軸轉(zhuǎn)速（r/m）。將、的值帶入式(37)中整理得：取45號鋼為攪拌軸材料，取=31MPa =軸的剛度計算：為了防止轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生過大的扭轉(zhuǎn)變形以免在運轉(zhuǎn)中引起震動造成軸封失效，應(yīng)該將軸的扭轉(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。工程上以單位長度的扭轉(zhuǎn)角，不得超過許用扭轉(zhuǎn)角作為扭轉(zhuǎn)角的剛度條件。即 (38)式中：——軸扭轉(zhuǎn)變形的扭轉(zhuǎn)角（176。/m）；——剪切彈性模數(shù)，對于碳鋼及合金鋼，；——截面的極慣性矩（cm4）。從式(38)中可以看出，扭轉(zhuǎn)變形的扭轉(zhuǎn)角的大小是與扭矩成正比，與成反比。值越大，扭轉(zhuǎn)變形越小。工程上將稱為扭轉(zhuǎn)剛度。關(guān)于扭轉(zhuǎn)角的選擇應(yīng)按實際情況而定，一般有如下規(guī)定：①在精密穩(wěn)定的傳動中，可選取 ；②在—般傳動和攪拌軸的計算中可選取 ；③對精度要求低的傳動中可選取。本次設(shè)計取 為條件。將 和 (實心圓軸)代入式(38)，整理后得 =在選取軸徑時應(yīng)同時滿足剛度和強度計算兩個條件，一般按剛度條件計算的軸徑較之強度條件計算者為大，所以通常對攪拌軸來說。主要以剛度條件確定軸徑。根據(jù)軸標(biāo)準選取軸徑130mm。 臨界轉(zhuǎn)速為了延長攪拌設(shè)備的壽命，避免軸和設(shè)備的損壞，我們需要從彈性操作方面驗算轉(zhuǎn)軸，尤其是高速轉(zhuǎn)軸。所謂從彈性振動方面來驗算轉(zhuǎn)軸，系指求出轉(zhuǎn)軸的臨界速度，從而選定軸系的尺寸，使由轉(zhuǎn)軸所產(chǎn)生的振動得以減少或消除。當(dāng)軸的轉(zhuǎn)速達到軸的自振頻率時，軸會發(fā)生強烈的振動，并出現(xiàn)很大的彎曲現(xiàn)象，引起這種現(xiàn)象的轉(zhuǎn)軸速度，叫做轉(zhuǎn)軸的臨界速度。對應(yīng)于這個速度的軸的轉(zhuǎn)數(shù)，就叫做臨界轉(zhuǎn)數(shù)，假如軸的轉(zhuǎn)速保持在臨界轉(zhuǎn)數(shù)或相近于它的那個危險范圍以內(nèi)。則軸的撓度將迅速增大，以致達到使軸發(fā)生破壞的程度。因此，工程上要求攪拌軸的工作轉(zhuǎn)速應(yīng)避開臨界轉(zhuǎn)速。當(dāng)攪拌軸轉(zhuǎn)速時，應(yīng)該進行臨界轉(zhuǎn)速的驗算，當(dāng)轉(zhuǎn)速較低時為剛性軸，一般不會發(fā)生共振，可以不進行臨界轉(zhuǎn)速的校核。根據(jù)本設(shè)計的具體情況，本次設(shè)計取攪拌軸的轉(zhuǎn)速為90r/min小于200r/min，所以可以不進行臨界轉(zhuǎn)速的校核。圖38 傳動裝置攪拌設(shè)備具有單獨的傳動機構(gòu)一股包括電動機，減速裝置，聯(lián)軸器及攪拌軸等。在比電動機速度低得多的攪拌器上常用的減速裝置是裝在設(shè)備上的齒輪減速機、蝸輪減速機、三角皮帶以擺線針齒行星減速機等。傳動裝置通常設(shè)置在反應(yīng)釜頂蓋上，一般采用立式布置。反應(yīng)釜傳動裝置包括電動機、減速器、支架、聯(lián)軸器、攪拌軸等，如圖38所示。傳動裝置的作用是將電動機的轉(zhuǎn)速，通過減速器，調(diào)整至工藝要求所需的攪拌轉(zhuǎn)速，再通過聯(lián)軸器帶動攪拌軸旋轉(zhuǎn)，從而帶動攪拌器工作。 電動機的選用反應(yīng)釜的電動機大多與減速器配套使用，因此電動機的選用一般可與減速器的選用配套進行。在許多場合下，電動機與減速器一并配套供應(yīng)，設(shè)計時可根據(jù)選定的減速器選用配套的電動機。電動機型號應(yīng)根據(jù)電動機功率和工作環(huán)境等因素選擇。工作環(huán)境包括防爆、防護等級、腐蝕情況等。電動機選用主要是確定系列、功率、轉(zhuǎn)速、安裝方式等內(nèi)容。電動機的功率是選用的主要參數(shù)，可由攪拌功率計算電動機的功。最常用的為Y系列全封閉自扇冷式三相異步電動機當(dāng)有防爆要求時，可選用YB系列。電機功率必須滿足攪拌器運轉(zhuǎn)功率與傳動系統(tǒng)、軸封系統(tǒng)功率損失的要求，還要考慮到有時在攪拌操作中會出現(xiàn)不利條件造成功率過大，電機機功率按式(39)確定。 (39) = =式中： p——攪拌器功率，p=； ——軸封系統(tǒng)損失功率， =； η——傳動系統(tǒng)的總機械效率，η=；圓整至標(biāo)準，可選用Y160L4作為攪拌電機。減速器的作用是傳遞運動和改變轉(zhuǎn)動速度，以滿足工藝條件的要求。減速機是工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用很廣的典型裝置。為了提高產(chǎn)品質(zhì)量，節(jié)約成本，適應(yīng)大批量專業(yè)生產(chǎn)，已制訂了相應(yīng)的標(biāo)準系列，并由有關(guān)廠家定點生產(chǎn)。需要時，可根據(jù)傳動比、轉(zhuǎn)速、載荷大小及性質(zhì)，再結(jié)合效率、外廓尺寸、重量、價格和運轉(zhuǎn)費用等各項參數(shù)與指標(biāo)，進行綜合分析比較，以選定合適的減速器類型與型號，外購即可。反應(yīng)釜用減速器常用的有擺線針輪行星減速器、齒輪減速器、V帶減速器以及圓柱蝸桿減速器，其特點見表31。表31四種常見減速器的基本特征特性參數(shù)減速器類型擺線針輪行星減速器齒輪減速器V形皮帶減速器圓柱蝸桿減速器傳動比i9～8712～6～80～15輸出軸轉(zhuǎn)速（r/m）17～16065～250200～50012～100輸入功率KW～55～315～200～55傳動效率～～~~傳動原理利用少齒差內(nèi)嚙合行星傳動兩級同中心距并流式斜齒輪傳動單級V形皮帶傳動圓弧齒圓柱蝸桿傳動主要特點傳動效率高，傳動比大，結(jié)構(gòu)緊湊，拆裝方便，壽命長，重量輕，體積小，承載能力高，工作平穩(wěn)。對過載和沖擊載荷有較強的承受能力，允許正反轉(zhuǎn)。在相同傳動比范圍內(nèi)具有體積小，傳動效率高，制造成本低，結(jié)構(gòu)簡單，裝配檢修方便，可以正反轉(zhuǎn)，不允許承受外加軸向載荷。結(jié)構(gòu)簡單，過載時能打滑，可起安全保護作用，但傳動比不能保持精確。凹凸面圓弧齒廓嚙合，磨損小，發(fā)熱低，效率高，承載能力高，體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊，廣泛用于搪玻璃反應(yīng)釜。根據(jù)各類減速機的特點，選用擺線針輪行星減速器，該減速器的傳動效率高，傳動比大，工作平穩(wěn)，適合與本設(shè)計使用。減速器型號：XLY1510，傳動比i=17。圖39 機架的結(jié)構(gòu)攪拌反應(yīng)釜的傳動裝置是通過機架安裝在釜體頂蓋上的。機架的結(jié)構(gòu)形式要考慮安裝聯(lián)軸器、軸封裝置以及與之配套的減速器輸出軸徑和定位結(jié)構(gòu)尺寸的需要。釜用機架的常用結(jié)構(gòu)有單支點機架和雙支點機架兩種。如右圖39。單支點支架用以支承減速器和攪拌軸，適合電動機或減速器可作為一個支點，或容器內(nèi)可設(shè)置中間軸承和可設(shè)置底軸承的情況。攪拌軸的軸徑應(yīng)在30～160mm范圍。當(dāng)減速器中的軸承不能承受液體攪拌所產(chǎn)生的軸向力時，應(yīng)選用雙支點機架，由機架上的兩個支點承受全部的軸向載荷。對于大型設(shè)備，或?qū)嚢杳芊庖筝^高的場合，一般都采用雙支點機架。單支點機架和雙支點機架都已有標(biāo)準系列產(chǎn)品。標(biāo)準對機架的用途和適應(yīng)范圍、結(jié)構(gòu)形式、基本參數(shù)和尺寸、主要技術(shù)要求等做出了相應(yīng)規(guī)定。單支點機架標(biāo)準為HG2156695，雙支點機架標(biāo)準為HG2156795。根據(jù)攪拌軸的轉(zhuǎn)速條件，軸徑選擇公稱直徑為700 mm的單支點機架，材料Q235B。 傳動軸的設(shè)計傳動軸是連接減速機和攪拌軸的中間軸，傳動軸的型式應(yīng)根據(jù)機架型式、軸的安裝形式及釜內(nèi)軸頭型式確定，根據(jù)HG 2156895《攪拌傳動裝置傳動軸》選取ASE方式，傳動軸軸徑130 mm，伸入攪拌釜的長度L為800mm[15]。即ASE 700130/80045。傳動軸的結(jié)構(gòu)如圖310所示：圖310 傳動軸及釜內(nèi)軸頭形式凸緣法蘭用于連接攪拌器傳動裝置的安裝底蓋。凸緣法蘭下部與釜體頂蓋焊接連接，上部與安裝底蓋法蘭相連。標(biāo)準凸緣法蘭（HG2156495）有四種結(jié)構(gòu)形式，如表32和圖311所示?！O(shè)計溫度為20～300℃的反應(yīng)釜。圖311 凸緣法蘭結(jié)構(gòu)視反應(yīng)釜內(nèi)物料的腐蝕情況，凸緣法蘭有襯里和不襯里的兩種。不襯里的底座材料可用Q235B。要求襯里的，則在可能與物料接觸的凸緣法蘭表面襯一層耐腐蝕材料，通常用不銹鋼。為便于凸緣法蘭焊接，車削應(yīng)在襯里焊好后進行。凸緣法蘭的選擇根據(jù)機架的尺寸進行選擇配套。根據(jù)機架公稱直徑為700 mm選擇配套的凸緣法蘭公稱直徑為700 mm，結(jié)構(gòu)形式R[16]，材料Q235B。表32 凸緣法蘭形式[15]形式結(jié)構(gòu)特征公稱直徑DN/mmR突面凸緣法蘭200～900M凹面凸緣法蘭20