【導讀】由于廢水攪拌機一般應用于化工業(yè)、治水業(yè)等，所以其結構尺寸一般較大，所以一般采用螺栓。機械方面主要包括尺寸的設計及校核，各零部件。的配合，部件間的連接。流體學主要包括流體的一些相似理論，流體碰撞等。

　　

【正文】 定聯軸器的型號和結構尺寸。確定聯軸器的計算尺寸 Tca=KaT 其中 T為聯軸器所需傳遞的名義轉矩（ Nm） Tca為聯軸器所需傳遞的計算轉矩（ Nm） Ka為工作情況系數 而攪拌機的工作情況為轉矩變化中等，故查表可知 Ka= 麗水學院 2020 屆學生畢業(yè)設計（論文） 25 由上面得計算知 T=433Nm,易知 Tca=*T= 根據計算轉矩、軸直徑、轉速及以下條件： Tca≤ [T] n≤ nmax 據機械設計手冊及攪拌機的類型選用凸緣聯軸器，凸緣聯軸器的特點是結構簡單，成本低，能傳遞較大的扭矩，用于震動不大，聯結低速和剛性不大的兩軸，根據機械設計手冊，選擇 YLD12型，許用扭轉為 1600Nm，如圖所示。 聯軸器的尺寸如下： 型號 扭矩 軸孔 直徑 軸孔 長度 D D1 螺栓 數量 螺栓 直徑 L0 重量 YLD12 1600 65 107 200 170 6 M12 219 鍵的選擇與校核 鍵的類型根據鍵連接的特點、使用要求和工作條件來選擇。 平鍵連接的工作特點是鍵的兩側面是工作面，工作時，靠鍵同鍵槽側面的擠壓來傳遞轉矩。平鍵連接具有結構簡單、裝拆方便、對中性好等優(yōu)點。因此選用平鍵連接較合適。而單圓頭平鍵通常用于軸與轂類零件的連接，所以選用單圓頭平鍵。 1)選取鍵的長度寬度高度：根據 d=65mm 查表得 鍵的 寬度 b=18mm,高度 h=11mm,由輪轂寬度并參考鍵長系列，取鍵的長度 L=90mm 2)校核鍵連接的強度：鍵、輪轂、軸的材料全是鋼，查表得其擠壓應力 [σ p]=100120Mpa 取平均值 [σ p]=110Mpa，鍵的工作長度 l=Lb=9018=72mm 鍵與輪轂鍵槽的接觸高度 k==*11= 轉矩 T=*105P/n=*105**m 麗水學院 2020 屆學生畢業(yè)設計（論文） 26 Σ p=(2T*103)/kld=≤ [σ p]=110Mpa 故符合要求。 螺母螺母的選擇 螺母的工作原理是采用螺母和螺栓之間的摩擦力進行自鎖的。但是在動載荷中這種自鎖的可靠性就會降低。在一些重要的場合我們就會采取一些防松措施，保證螺母鎖緊的可靠性。其中用鎖緊螺母就是其中的一種防松措施。 鎖緊螺母也有兩種，一種是用兩個一樣的螺母擰在同一支螺栓上，在兩個螺母之間附加一個擰緊力矩，使得螺栓連接可靠。 另一種是專用的防松螺母，需要和一種可以防松墊片一起使用。專用的防松螺母不是六角螺母，而是一中圓螺母，在螺母的圓周上開有 6個缺口，這六個缺口既是擰緊工具的著力點，又是防松墊片卡口的卡入處。 第二種防松方式比第一種更可靠，但是結構相對復雜。 因此在攪拌機中選用鎖緊螺母來提高可靠性。查機械設計手冊 圓螺母及圓螺母用止動墊圈的尺寸如下： 圓螺母： d D D1 H b t C C1 1000 個重量 M75*2 105 93 15 10 4 1 圓螺母用止動墊圈： 公稱直徑 d D D1 S b a h 重量/1000 b1 t 75 76 110 93 71 7 10 —— 其中 b1和 t為軸端的尺寸。 水下支撐座的設計 軸承的選型 底軸承 ： 設在容 器底部，起輔助支承作用，只承受勁向荷載。軸襯和軸套一般是整體式，安裝時先將軸承座對中，然后將支架焊于罐體上或將軸承固定于池中預埋件上。 1. 水下底軸承：用于混合池或反應池中。其結構形式分為滾動軸承座和滑動軸承兩種： (1) 滾動軸承座：在滾動軸承內和滾動軸承座空間須填潤滑脂。滾動軸承必須嚴格密封，以防止泥沙和易沉物質的磨損。 麗水學院 2020 屆學生畢業(yè)設計（論文） 27 (2) 滑動軸承座：這種軸承必須注壓力清水進行沖刷和潤滑，在攪拌機起動前應先接通清水，水量不超過 1L/min。 滑動軸承材料：滑動軸承中軸襯和護套的材料應選擇兩中不會膠合的材料。橡膠軸承內環(huán)工作面與軸的間 隙可取 。在內環(huán)工作面應軸向均布 68條梯形截面槽，尖角圓滑過渡。 支撐套的設計 根據上面所選軸承知，支撐套的材料應選 45鋼，且軸承套的內徑為軸承的外徑。查國標一般選20mm的板厚作為支撐套的原材料，該圖形設計由上面選擇的軸承座的類型根據文獻 [3]選 GPF80型，如圖 53所示： 麗水學院 2020 屆學生畢業(yè)設計（論文） 28 圖 53 水下滑動軸承機座 軸與槳葉、聯軸器的連接 連接形式 槳式攪拌器與軸的連接，當采用槳葉一端煨成半個軸套，用螺栓將對開的軸套夾緊在攪拌軸上的結構時 D≤ 600mm時用一對螺栓鎖緊： D＞ 600mm時 用兩對螺栓鎖緊。這種連接結構為傳遞扭距可靠起見，宜用一穿軸螺栓使攪拌器與軸固定。 麗水學院 2020 屆學生畢業(yè)設計（論文） 29 本設計由于軸選取 D≤ 600mm，故選用一對螺栓縮緊裝置。 聯軸器與軸的連接 當采用鍵和止動螺釘將攪拌器軸套固定在攪拌軸上的結構時，鍵應按 GB109579《平鍵和鍵槽的剖面尺寸》選取。攪拌器軸套外勁 D宜為軸徑 D的 。軸套長度應略大于軸套處槳葉寬度在軸線上的投影長度，但不小于 D1。 軸的密封 密封裝置的類型 用于機械攪拌反應器的軸封主要有兩種：填料密封和機械密封。軸封的目的是避免介質通過轉軸從攪拌容器內泄漏或外部雜質 滲入攪拌容器內。 軸的密封選擇 凡是運轉體箱內有液體潤滑油而又與外部相連接的部位都需要油封。 填料密封結構簡單、制造容易，適用于非腐蝕性和弱腐蝕性介質、密封要求不高、并允許定期維護的攪拌設備。 1．填料密封的結構及工作原理 填料密封的結構由：底環(huán)、本體、油環(huán)、填料、螺柱、壓蓋及油杯等組成。在壓蓋的壓力作用下，裝在攪拌軸與填料箱本體之間的填料，對攪拌軸表面產生徑向壓緊力。由于填料中含有潤滑劑，因此，在對攪拌軸產生徑向壓緊力的同時，形成一層的極薄的液膜，一方面使攪拌軸得到潤滑，另一方面，阻止設備內流 體的逸出或外部流體的滲入，達到密封目的。 常溫常壓下，由于攪拌機主軸轉動的速度慢，因此選擇毛氈密封，毛氈密封的特點：在天然殼體槽內以填以毛氈圈，毛氈具有天然彈性，呈松孔海綿狀，可貯存潤滑油。軸轉動時，毛氈又將潤滑油從軸上刮下反復自行潤滑。 查機械設計手冊，根據軸徑 d=80，可得油封氈圈及槽的尺寸： 油封氈圈： d=79 D=98 b=7 槽： D1=99 d1=81 b1=7 b2= 麗水學院 2020 屆學生畢業(yè)設計（論文） 30 2．填料密封的選用 根據填料的性能選用：當密封要求不高時，選用一般石棉或油浸石棉填料，當密封要求高時 ，選用膨體聚四氟乙烯、柔性石墨等填料。各種填料材料的性能不同，按表 。 填料名稱 介質極限溫度186。 C 介質極限壓力 Mpa 線速度 m/s 適用條件 油浸石棉填料 450 6 蒸汽、空氣、工業(yè)用水、 重質石油產品、弱酸性等 聚四氟乙烯 纖維編結填料 250 30 2 強酸、強堿、 有機溶劑 聚四氟乙烯 石棉盤根 260 25 1 酸堿、強腐蝕性溶液、化學試劑等 石棉線或石棉線與尼龍線浸漬聚四氟乙烯填料 300 30 2 弱酸、強堿、 各種有機溶劑等 柔性石墨填料 250300 20 2 醋 酸、硼酸、檸檬酸鹽酸 等酸類 膨體聚四氟 乙烯石墨盤根 250 4 2 強酸、強堿、 有機溶液 因為在水處理中對密封要求不高，只要能夠阻止設備內流體的逸出或外部流體的滲入，達到密封目的即可。根據以上的填料密封的介紹，本課題的密封裝置選用：油浸石棉填料填料密封。 麗水學院 2020 屆學生畢業(yè)設計（論文） 31 第四章 螺栓連接的要求 螺紋連接的預緊 絕大多數螺紋連接在裝配時必須擰緊，使連接在承受工作載荷之前，預先受到力的作用。這個預加作用力稱為預緊力。預緊的目的在于增強連接的可靠性和緊密性，以防止受載后被連接件間出現縫隙或發(fā)生滑移。經 驗證明：適當的選用較大的預緊力對螺紋連接的可靠性以及連接件的疲勞強度都是有利的。擰緊后螺紋連接件在預緊力作用下產生的預緊陰應力不得超過其材料屈服極限 σ s的 80%。一般連接的鋼制預緊力 F0按以下確定： 碳素鋼： F0≦（ ） σ sA1 合金鋼螺栓： F0≦（ ） σ sA1 預緊力的控制方法，一般借助測力矩扳手或定力矩扳手，利用控制擰緊力矩的方法來控制預緊力的大小。 螺紋連接一旦出現松脫，輕者會影響機器的正常運行，重者會造成嚴重事故。因此，為了防止連接松脫，保證連接安全 可靠，設計時必須采用有效的放松措施。防松的根本問題在于防止螺旋副在受載時發(fā)生相對轉動。一般防松的方法有：摩擦防松、機械防松等，摩擦防松簡單、方便，但沒有機械防松可靠。在機器內部的不易檢查的連接，應采用機械防松。因此在機架中的螺栓連接都要求用機械防松。 螺栓組連接的結構設計 螺栓組連接結構的主要目的，在于合理地確定連接接合面的幾何形狀和螺栓連接的布置形式，力求各螺栓和連接和面間受力均勻，便于加工和裝配。設計應考慮以下問題 （ 1）連接接合面的幾何形狀通常要設計成軸對稱的簡單幾何形狀。 （ 2）螺栓的布置應使 各螺栓的手力合理。 （ 3）螺栓的排列應有合理的間距、邊距。 （ 4）分布在同一圓周上的螺栓數目相等，應取 8等偶數。 （ 5）避免螺栓承受附加的彎曲載荷。 （ 1）降低影響螺栓疲勞強度的應力幅 （ 2）改善螺紋牙上載荷分布不均的現象 （ 3）減少壓力集中地影響 （ 4）采用合理的制造工藝方法 麗水學院 2020 屆學生畢業(yè)設計（論文） 32 第五章 結論 在本次設計中，通過多方搜集資料，在紛繁復雜的計算中探究，應用化工機械和機械制造、設計知識，選擇了攪拌機的類型，確定了攪拌機的槳葉、軸及其功率，選用了攪拌機的電機、減速機等。 本次設計 結果如下表 。 表 設計項目 設計數據 設計結果 備注 絮凝池 40m3 ?? 該設計數據由實際情況所定 槳葉 R= 軸 R=100mm 機座 JA65(型號 ) 由電機和聯軸器及軸承所定 支撐座 GPF80（型號） 由軸承的選型決定 麗水學院 2020 屆學生畢業(yè)設計（論文） 33 致 謝 通過這次設計，提高了我分析和解決問題的能力，擴寬和深化了學過的知識，掌握了設計的一般程序規(guī)范和方法，培養(yǎng)了我們正確使用機身材料、國家標準、圖冊等工具 書的能力。 總的說來，本次設計在嚴謹、求實中完成，這將對我的一生都有啟迪和警示作用。由于本人經驗不足，設計中不妥之處在所難免，懇請各位老師和同學提出建議和意見，我會誠懇地接受并在今后的設計中改正。最后，感謝葉曉平老師、卓耀斌老師的指導，在他們的指導幫助我才能順利的完成此次的設計，謝謝！ 麗水學院 2020 屆學生畢業(yè)設計（論文） 34 參考 文獻 [1].機械設計手冊 ， 1999年 [2].機械設計手冊 4. 北京工業(yè)出版社， 1999年 [3].機械設計手冊 5. 北京工業(yè)出版社， 1999年 [4].圖學基礎教程 .高等教育出版社， 1999 年 [5].機械設計 .高等教育出版社， 2020年 [6].機械基礎 .北京：中國勞動出版社， 1998年 [7].機械制造技術 .北京：機械工業(yè)出版社， 1999年 [8].化工輕工設備機械基礎 .成都：科技大學出版社， 1988年 [9].當代給水與廢水處理原理講義 .北京：清華大學出版社， 2020年 [10].液壓傳動 .北京：機械工業(yè)出版社， 2020年 [11].過程裝備控制技術及應用 .北京：化學工業(yè)出版社 .2020年 [12].過程設備設計 . 北京：化學工業(yè)出版社 .2020年 [13].工程材料 . 北京：化學工 業(yè)出版社 .2020年 [14].工程流體力學 . 北京：化學工業(yè)出版社 .2020年 [15].化工工程制圖 . 北京：化學工業(yè)出版社 .2020年 [16].orlov of machine :Mir Pub.,1987 [17].Hindhede I, Design Fundamentals:A Practical York:McGraw Hill,1983 麗水學院 2020 屆學生畢業(yè)設計（論文） 35 附 錄 麗水學院 2020 屆學生畢業(yè)設計（論文） 36 麗水學院 2020 屆學生畢業(yè)設計（論文） 37 麗水學院 2020 屆學生畢業(yè)設計（論文） 38