【文章內容簡介】 ? ? 名義厚度 1 10. 14 10. 94nd C m m m m??? ? ? ? ?，為安全起見，經圓整后可取12n mm? ? ， 有效厚度 1 2 C C m m??? ? ? ?。 、封頭壁厚的設計 查標準 JB/T47462021 《鋼制壓力容 器用封頭》 中表 1 ，得 公稱直徑iD N =D =3 200 m m 標準橢圓形封頭 根據 GB1501998 中橢圓形封頭計算中式 71 計算： ? ? itPD 0 . 5 5 M P a 3 2 0 0 1 0 . 82 0 . 8 5 1 0 3 0 . 5 1 0 32 0 . 5 P mm mmM P a M P a? ?? ?? ? ?? ? ? ? 同上，取 2 mm? ， 1 0C? 。 0 mm? ? ? ? ? 圓整后取 12n mm? ? 。 武漢工程大學 本科畢業(yè)（設計）論文 6 、所裝料液高度 由已知條件可得，填料體積為 ： 20. 7 63 44 .1V m m? ? ? 又 231 4 4 .14mV D i h m???可算出 1 ? ，所以最佳設計為三級攪拌，并且采用內盤蛇管傳熱 .。 厚度裕量 對于不銹鋼，取其厚度裕量為： mm? 。 、軸的設計及校驗 軸的最大扭矩 ： 1159 5 5 0 9 5 5 0 7 5 7 4 . 1 4 .145PT N mn? ? ? ?。 、傳動軸長度的確定 可暫定封頭上凸圓高度為 200mm，由減速機機架底架直徑作圖可得凸圓中心開孔處高度為 150mm， 所以可得軸長為： 12 1 5 0 8 4 0 7 0 0 0 4 0 1 0 0 8 6 0 2 2 0 1 5 0 8 4 0 4 0 1 0 0 7 0 0 08770L H hmm? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? 、軸徑的確定 為簡化計算，可取等直徑軸，選取材料為不銹鋼 0C18Ni9Ti,同時由《攪拌設備設計》中可知，若不考慮彎矩的影響，而是以一個系數(shù)來代替，可得? ?316 iTTWd???? ? ?，為安全起見，最好是取 ??? 中的較小值，查表 59 取? ? 2200 / cm M P a? ??，將其代入上式可得： ? ?3 16 1 2 5 .3i Td m m????。 減速機型號： 型號（窄 V帶） 電機型號 電機功率 電機轉速 傳動比 出軸轉速武漢工程大學 本科畢業(yè)（設計）論文 7 (KW) (r/min) (r/min) YPV9115145I YJL1210 115 145 ~ 100145 出軸直徑 (mm) 許用出軸扭 矩 (Nm) 中心距 (mm) 鍵槽寬b(mm) 鍵槽深t(mm) 減速機重量（ Kg） 130 11000 1720 32 119 3800 又由此減速機可以大大致確定軸徑為： 130id mm? 。 、臨界轉速的計算 單跨攪拌軸典型受力模擬 圖 武漢工程大學 本科畢業(yè)（設計）論文 8 附：基本參數(shù)符號的說明： 武漢工程大學 本科畢業(yè)（設計）論文 9 武漢工程大學 本科畢業(yè)（設計）論文 10 武漢工程大學 本科畢業(yè)（設計）論文 11 武漢工程大學 本科畢業(yè)（設計）論文 12 、攪拌軸及圓盤有效質量的計算 （ 1） 攪拌軸有效質量的計算 剛性軸（不包括帶錨式和框式攪拌器的剛性軸）有效質量的計算等于軸自身的重量加上軸附帶的液體的質量。 對單跨軸： ? ?? ?22L 1 e 023m d 140 .1 3 8 .7 7 7 .7 6 1 0 1 1 0 1 0 0 34LsLNKg? ?????? ? ? ???? ? ? ? ? ? ? ????? （ 2） 圓盤（攪拌器及其附件）有效質量的計算 剛性攪拌軸（不包括錨式和框式攪拌器的剛性軸）的圓盤有效質量等于圓盤自身質量加上攪拌器附帶的液體質量（附件附帶的液體質量忽略不計）。 2iem c o s4i ki Ji i im D h?? ? ??? 式中： ki? — 第 i 個攪拌器的附加質量系數(shù)，按表 — 1 差得； jiD — 第 i 個攪拌器的直徑， mm； hi — 第 i 個攪拌器的葉片寬度， mm。 由 所 選 的 攪 拌 器 可 以 查 得 下 列 各 參 數(shù) ：2 , 31 2 , 31 2 , 311 2 , 3230 , 109 .7 。 , 。 229 , 。 , 45 .kkjjm K g m K gh d m m h d m m????????? ? ? ?? ? ? ? 代入式子可計算出： 231e2 , 3 em 2 3 0 0 .1 7 0 .9 1 5 0 .2 2 9 c o s 6 6 .7 1 0 2 4 04m 1 0 9 .7 0 .3 0 .9 1 5 0 .0 9 1 5 c o s 4 5 1 0 1 2 2 .54iiKgKg??? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? 武漢工程大學 本科畢業(yè)（設計）論文 13 、集中質量的單跨軸一階臨界轉速的計算 兩端簡支的單跨軸 兩端簡支的等 直徑單跨軸，軸的有效質量 Lem 在重點 S 處的相當質量為： 1 7 1 7W m 1 0 0 3 4 8 7 .23 5 3 5Le Kg? ? ? ? 第 i 個圓盤有效質量 iem 在中點 S 點處的相當質量為： ? ? ? ?2222i i i i iW 1 6 K 1 K m 1 6 K 1 K mie ie?? kg 其中1 4570 ,8770K ??同理得： , .KK??代入上式得： ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?22221 1 1 12 2 2 2223 3 3 3W 16 K 1 K m 16 1 240 239 .2 。W 16 K 1 K m 16 1 122 .5 。W 16 K 1 K m 16 1 122 .5 。eeeKgKgKg? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? 所以，在 S 點處的總的相當質量為： 武漢工程大學 本科畢業(yè)（設計）論文 14 msi = 1W W 4 8 7 . 2 2 3 9 . 2 8 1 . 3 0 . 7 5 8 0 8 . 4 5 .iW K g? ? ? ? ? ? ? ? 臨界轉速為： ? ? ? ?4 3022kL 33sE 1 N 20 0 10 1 0n 45 8. 9d 45 8. 9 0. 13W L 80 8. 45 8. 7723 2. 67 / m inr??? ? ? ??? 則可得 145 0 .6 2 3,2 3 2 .6 7knn ??對于液 液混合，由下表可知 臨界轉速： 其抗振條件為 0 .7 , ( 0 .4 5 0 .5 5 ) .kknn?? 可得 145 0 .6 2 3,2 3 2 .6 7knn ??滿足條件。 、按強度計算攪拌軸的軸徑 45受強度控制的軸徑 2d 按下試求得： ? ?? ?te32 40Md 1 7 .2 1N??? ? mm 式中： teM — 軸上扭矩和彎矩同時作用時的當量扭矩 22te nMM M?? ??? — 軸材料的剪應力 武漢工程大學 本科畢業(yè)（設計）論文 15 ?? b16?? ? MPa b? — 軸材料的抗拉強度， MPa 、軸上扭矩 nM 按下試求得： n 2 N9553MPn ?? 式中： 2? — 包括傳動側軸承在內傳動裝置效率，可按附錄 D 選取。 、軸上彎矩總和 M 應按下試求得： RAM M M?? 、徑向力引起的軸向彎矩 RM 的計算 （ 1）對于單跨攪拌軸，其受力圖模型見圖，徑向力引起的軸向彎矩 RM 可以近似的按下試計算： ? ? ? ?hiR F L LM 1 0 0 0 L 1 0 0 0ii e e eL F L L LL? ???? （ 2）第 i 個攪拌器上的流體徑向力 hiF 按下試求得： 3npihi 1 JiM 10FK3 8 D?? 式中： K1— 流體徑向力系數(shù)，其值根據實驗確 定。若無可靠數(shù)據時，設計者可以根據攪拌設備內件情況 、 攪拌器形式以及攪拌介質等，按照附錄 選定； nqiM — 第 i個攪拌器功率產生的扭矩 qiP — 第 i 個攪拌器的設計功率，由工藝過程確定。對于形式相同直徑不同的攪拌器，若已知攪拌軸的功率時， qiP 也可按附錄 確定 jiD — 與試（ — 3a）中 jiD 相同 . 查附錄 C2 可得 K1=， 武漢工程大學 本科畢業(yè)（設計）論文 16 npi 7 5 7 4 . 1 4M 2 5 2 4 . 7 1 , 0 . 9 1 533 jiT N m D m? ? ? ?， 所以可得： 3npi1 2 3 1 JiM 1 0 2 5 2 4 . 1 7K 0 . 2 5 1 8 3 9 . 53 8 D 3 8 0 . 9 1 5h h hF F F N?? ? ? ? ? ?? （ 3）攪拌軸與各層圓盤的組合質量按下試求得。 對單跨軸： wL123m m m0 .1 3 8 .7 7 7 .7 6 1 0 2 3 0 1 0 9 .7 1 0 9 .7 1 3 5 2 .2 54miiKg????? ? ? ? ? ? ? ? ?? （ 4）攪拌軸與各層圓盤的組合質量偏心力引起的離心力 eF ，按下式求得： 單跨軸受力示意圖 武漢工程大學 本科畢業(yè)（設計）論文 17 ? ?2 2 322e 2221 6 .3 1 0F 1 3 5 2 .2 5 1 4 5 9 .5 59 9 1 4 5111 0 2 1 1 .1 714512 3 2 .6 7wkm n ennN??????????? ? ? ? ? ???????? ??????????????? ? ?????????????? （ 5）攪拌軸與各層圓盤組合重心離軸承的距離 eL 按下試計算 對于單跨軸： 18 .7 72 3 0 5 .2 7 1 0 9 .7 6 .9 7 9 0 2 .8 52 21 3 5 2 .2 54 .9 2mi i LiewLm L mL mm?? ? ? ? ? ????? 、由軸向推力引起作用于軸向的彎矩 AM 的計算： 對于此攪拌軸而言，主要承受的是徑向離心力的作用，所以對于軸向力引起的彎矩可粗略計算，即：由于所有攪拌器的 0,i?? 所以取 ARM ? ， 所以： A R RM= M +M M 53. 1 63. 72 ,Nm? ? ? ? 則 2 2 2 2teM 6 3 .7 2 7 5 7 4 .1 4 7 5 7 4 .8 2nM M N m? ? ? ? ?。 由 ? ?MW ?? ，其中 ??? 為許用剪應力 . 所以 ? ? 332 61 6 1 6 7 5 7 4 . 8 2 1 2 5 . 41 9 . 6 1 0Md m m? ? ? ?? ? ???， 而 1 3 0 1 2 5 .4id m m m m?? 所以此軸徑滿足要求 . 且從 teM T? 可以看出，此軸所承受的主要是扭轉力矩，因此上述對 MA 的粗略計算符合要求。 武漢工程大學 本科畢業(yè)（設計）論文 18 按軸封處允許徑向位移驗算軸徑 、因軸承徑向游隙 39。 39。39。SS和 所引起軸上任意點離下圖中軸承距離 X 的位移。 單跨攪拌軸徑向位移受力模擬示意圖 對于單跨軸：1 1 39。 39。39。( 39。 )2x S x S xS LL? ? ? ?，查附錄 C1 軸承徑向游隙可以39。 39。39。 S mm?= ，代入上式可得 1 mm? ? 、由流體徑向作用力 hiF 所引起軸上任意點離下圖軸承距離 X 的位移 . 對于單跨軸，兩端簡支時： 若 ixL? 時 222 () 2 ( ) ( )6h i i i ixLF L L x L L x mmE I L L L? ? ??? ? ?????? ， 其中 4 51 .4 1 0