【導讀】而現有剖分式密封相對整體式密封在結構上保證密封的可靠性存。為此，本文針對某大型反應釜用密封進行了剖分式密。位之一，一旦整體式密封發(fā)生故障需要檢修時，整體式機械密封裝置拆卸十分麻煩，減速機、電機等部件的情況下完成機械密封件的更換。主要的密封件，包括密封端蓋、密封副、傳動套、橡膠圈等，都設計成剖分式的結構，密封件剖分面通過螺釘鏈接或插接式連接。的其他裝置即可直接進行安裝、拆卸等工作，大大的降低了設備的安裝、維修成本。環(huán)鑲嵌在預制的槽中。每部分依據集裝式設計標準設計。裝配采用定位螺絲把密封裝配固定在轉軸上,用套。直到2021年才由德國。共設計制造了20多套單。有扣和相同形狀的密封腔，接口兩端分布相反。的影響較小,使用壽命長,密封可靠;綜合各方面因素考慮，比較優(yōu)缺點后，我認為方案三是最合理的選擇，

　　

【正文】 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 狀回轉區(qū)”而增設的。 罐內徑為 1600mm ，選擇 4 塊豎式擋板，且沿罐壁周圍均勻分布地直立安裝。 反應釜傳動裝置結構如圖 24 所示。 圖 傳動裝置示意圖 攪拌功率是指攪拌器以一定的轉速進行攪拌時，對液體做功并使之發(fā)生流動所需的功率，雷諾數 反應釜剖分式機械密封裝置的設計 19 式中， d為攪拌器直徑， m； ? 為粘度， Pa178。 s。N 為轉速 查《過程設備設計》圖 827功率曲線 2，得到 4PN? 按照《過程設備設計》式82計算攪拌功率得 35 4 .6 5 7PP N n d kw??? 電動機的選型 反應釜用的電動機絕大部與減速機配套使用，只在攪拌轉速很高時，才見到電動機不經減速而直接驅動攪拌軸。因此電動機的選用一般應予減速機的選用互相配合考慮。很多場合下，電動機與減速器一并配套供應，設計時可根據選定的減速機選用配套的電動機。 反應釜傳動裝置上的電動機選用問題，主要是確定系列、功率、轉速以及安 裝適合防爆要求等幾項內容。 電動機的功率主要根據攪拌所需的功率及傳動裝置的傳動效率等而定。攪拌所需的功率一般有工藝要求提出，通常以考慮到物料攪拌器啟動時的需要，但根據化工計算所的得攪拌軸計算功率有時與實際情況出入較大，還需參考一下相近攪拌情況下所需的功率。 `傳動效率根據所選減速裝置的類型不同而不同，其數值可在減速機技術特性表或其他有關資料中茶到。此外上應考慮攪拌軸通過軸封裝置是因摩擦而損耗的功率等因素。因此反應釜攪拌所需電動機的功率 P可由下式表示： 式中： aN — 電機功率， kw ； 39。N— 攪拌器功率， kw ； mN — 軸密封系統(tǒng)的損失， kw ； ?— 傳動系統(tǒng)的機械效率。 密封系統(tǒng)的摩擦造成的功率損失因密封系統(tǒng)的機構而異，填料密封的功率損失較大，機械密封則較小。作為粗略的估算，填料箱密封的功率損失約為攪拌器功率的10%或至少為 。機械密封的功率一般為填料密封的 30%。傳動系統(tǒng)的效率也和其221 3 8 0 3 . 5 0 . 5 4312500 . 0 0 2 4e ndR ? ? ??? ? ?39。 ma NNN ???西南石油大學本科畢業(yè)設計（論文） 20 結構有關，一般為 ～ 。 密封裝置中以填料密封損失為主，則 mN ≈ ? ≈ kw 。 在本傳動裝置中設有兩個軸承（一個滾動軸承和一個滑動軸承），一個減速機，選用擺線針輪行星減速機。 查閱文獻可得：滾動軸承的 效率約 ～ ，滑動軸承效率約為 ～ 。 擺線針輪行星減速機的效率約為： ～ 。 所以傳動系統(tǒng)的機械效率 ? =? ? =。 電機功率 反應釜常用的電動機系列有： Y、 YB、 YF、 YXJ 等幾種。 根據以上數值選取電動機： 減速機選型 攪拌軸的轉速為 120r/min 據此選用擺線針輪行星減速機。 選擇擺線針輪減速機，此減速機減速比大；結構緊湊、體積小、重量輕；效率較高；運轉平穩(wěn)，過載能力較大，承受沖擊和振動的性能較好；工作可靠、壽命長；對外界的條件的要求不高，可以正、反兩向運轉。同時選擇直聯式，可以提高對中度，減小安裝空間。 傳動比為 87～ 9；輸出軸轉速為 17～ 160r/min ；輸入功率 ～55KW ； 傳動效率 ～ ；傳動原理：利用少齒差內嚙合行星傳動 。 主要特點：本機為利用少齒差內嚙合行星傳動的減速裝置，故減速比大，傳動效率高，結構緊湊，裝卸方便，壽命長，承載能力高，工作平穩(wěn)，重量輕，體積小，故障小，有取代渦輪減速機的趨向。 根據功率、轉速來選擇減速機，參考《過程裝備設計》表 816 和機械設計手冊 》表 163160 選用 擺針減速機，其傳動效率為 ?? 機架的選取 攪 拌設備傳動裝置是通過機架安裝在攪拌設備封頭上的，在機架上一般還需要有容納聯軸器、軸封裝置等部件及安裝操作所需的空間。有時 機座中間還要安裝中間軸1 . 5 2 4 . 5 6 7 7 . 4 50 . 9 5se PPP k w?? ?? ? ?反應釜剖分式機械密封裝置的設計 21 承裝置，以改善攪拌軸的支撐條件。 由于反應釜傳來的軸向力不大，由文獻 [19]選用單支點的 B 型支架。查閱文獻 [19]可知容器公稱直徑為 1600mm 的適用機架選用公稱直徑為 250mm 。 而軸徑范圍為 5070mm 。在這里軸徑為 55mm 。所以機架標記如下：機架 B 25055。 聯軸器的選型 根 據工作情況可選擇凸緣聯軸器。特點是剛性好，傳遞轉矩大，結構簡單，工作可靠，維護簡便。 根據軸徑選用聯軸器 型號 :YL11； 額定轉矩 Tn： 1000； 許用轉速 [n]:4300； 軸孔直徑 d:55 ； 軸孔長度 Y 型 L:112 J\J1 型 84； D:180； D1:150； 螺栓： 8(4)； 螺栓直徑： M12； Lo:Y 型 289 J J1 型 173； 重 量： ； 轉動慣量： 。 標記： YL11 凸緣聯軸器 主動端： J 型軸孔、 A型鍵槽， d=50， L=112 西南石油大學本科畢業(yè)設計（論文） 22 從動端： J1 型軸孔、 B型鍵槽， d=50， L=84 YL11 聯軸器 J50179。 112/ J1B50179。 84 GB584386 圖 聯軸器 聯軸器制造要求： 1）聯軸器質量和轉動慣量是按材料為鑄鐵（括號內為鑄鋼），最小軸孔、最大軸伸長度的近似計算值。 2）聯軸器許用轉速是按材料為鑄鐵，許用線速度為 30m/s ，鋼許用線速度為50m/s 的近似計算值。 3）螺栓欄中括號內為鉸制用螺栓。 4）使用凸緣聯軸器應具有安全防護裝置。 算 軸的強度計算 在該計算中要考慮兩種形式的材料強度破壞，一是材料的屈服或者斷裂破壞，另外一種是疲勞引起的材料破壞。 按扭矩計算軸的強度 假定軸僅承受扭矩的作用，忽略軸上彎矩等其他載荷作用；也不作疲勞強度校核，軸上受扭矩時，其截面上產生剪應力，其扭矩強度條件為： 反應釜剖分式機械密封裝置的設計 23 式中： max? —— 截面上最大剪應力， MPa； tM —— 軸所傳遞的扭矩， N178。 m； tW —— 抗扭截面系數， mm3； ??k?—— 降低后的扭轉許用應力， MPa。 許用應力 ??k?值常常比標準值規(guī)定低得多，對 1Cr18Ni9Ti 取 ??k?=15~25,在這里我們取 ??k?=20 軸上的傳遞扭矩 tM 和軸抗扭截面系數可分別由以下各 式求?。? 式中： P— 攪拌傳遞功率， Kw； n— 攪拌軸轉數， r/min； d— 實心軸的直徑， mm。 將 tM 和 tW 值代入式（ 31）中并令 max? =??k? ，經整理得強度計算所需的最小攪拌軸徑計算公式如下： 按扭矩和彎矩合成計算軸強 度 軸所傳遞的最大扭矩式各層葉輪扭矩的和 ： ? ? 0m a x 9 5 5 3 0 0 0 5 2 5 4 1 5t PM n????????? N178。 mm 最大彎矩是個層液體的作用力與每一層葉輪到最下一軸承之間的距離乘積的總和。 式中： 0P —— 一個葉輪的攪拌功率， Kw。 用剪應力計算最小軸徑： ? ?max t ktMW????9553000t PM n??316tWd??? ? ? ?33 39 5 5 0 1 0 1 6 3 6 5 . 1 5 1kkPPd m mnn? ? ???? ? ?? ?1 / 322( m a x ) ( m a x )16 46tbssMMd m m???????????西南石油大學本科畢業(yè)設計（論文） 24 ? ?42 0132p dJN???用拉應力計算最小軸徑 碳鋼和普通牌號不銹鋼，推薦在正常操作條件下許用剪應力 ??s? 為 42Mpa，許用拉應力 ? ?t? 為 、鍵和制動螺釘產生的集中應力以及制造誤差的影響。 剛度計算 為防止轉軸產生過大扭轉變形，以免在運轉中引起振動造成軸封失效，應將軸的扭轉變形限制在一個允許范圍內，扭轉角 ? 不得超過許用扭轉角 ??? 式中 ? —— 軸扭轉變形的扭轉角， mo/ ； 0G —— 切變模量，對于碳鋼及合金鋼 4 10G MPa?? pJ —— 截面的極慣性矩， 4mm 將和 代 入上式， 整理后得按剛度計算所需要 最小攪拌軸徑的計算公式如下： 在一般傳動和攪拌軸的計算中 ??? 可以選取 1/21(176。 )/m 根據臨界轉速核算攪拌軸軸徑 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）的有效質量等于軸自身的質量加? ?1 / 322( m a x) ( m a x) ( m a x)16 t bttM M Md m m???? ?????? ??????????????? ?? ?30 180 10t pMGJ???? ? ? ?9553000t PM n??? ? ? ? ? ?644001809 5 5 3 1 01 5 3 6 .6 4 4 .2 532PPnd m mGnG?? ????? ? ?反應釜剖分式機械密封裝置的設計 25 92 10c os4 ???? ???? iikiiie hDmm Ji上軸附帶的液體質量。 對單跨軸 所以 圓盤（攪拌器及附件）有效質量的計算 剛性攪拌軸（不包括帶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重量叫上攪拌器附帶的液體質量 上式中： ki? —— 第 i 個攪拌器的附加質量系數，查 9420569/ ?THG 表 — 1 JiD —— 第 i 個攪拌器直徑， mmDJi 550? ih —— 第 i 個攪拌器葉片寬度， mmB 110? 葉片傾角 oi 45?? ，圓盤質量 kgmi ? 所以 作用集中質量的單跨軸一階臨界轉速的計算 （ 1）兩端簡支的等直徑單跨軸，軸的有效質量 Lem 在中點 S 處的相當質量為： 第 i 個圓盤有效質量 iem 在中點 S 處的相當質量為： ieiii mKKW 22 )1(16 ?? kg 所 以 221 6 0 . 9 7 ( 1 0 . 9 7) 1 9 . 0 2 0 . 2 6W i k g? ? ? ? ? ? 222 1 6 0 . 7 5 ( 1 0 . 7 5 ) 1 9 . 0 2 1 0 . 7 0W k g? ? ? ? ? ? 在 S 點處的相當質量為： 所以 9 7 . 0 9 (0 . 2 6 1 0 . 7 0 ) 1 0 8 . 0 5sW ? ? ? ? 臨界轉速為： kgm Le ][4496804 932 ????????? ??922 10])1([4 ????? ??? osLLe NLdmkgm ie o o 932 ????????? ??kgmW Le 935173517 ????21siiW W W????西南石油大學本科畢業(yè)設計（論文） 26 3231 9 0 1 04 5 8 . 9 8 0 4 0 8 . 5 3 / m in1 0 8 . 0 5 4 4 9 6knr?? ? ? ??/minr 所以 （ 2）一端固定另一端簡支的等直徑單跨軸，軸的有效質量 Lem 在中點 S 處的相當質量為： 第 i 個圓盤有效質量 iem 在中點 S 處的相當質量為： 所以 在 S 點處總的相當質量為： 所以 8 5 . 6 7 ( 0 . 4 3 1 4 . 9 0 ) 1 0 1W s k g? ? ? ? 臨界轉速為： 所以 （ 3）單跨攪拌軸傳動側支點的夾持系數 2K 的選取 傳動側軸承支點型式一般情況是介于簡支和固支之間，其程度用系數 2K 表示。采用剛性聯軸節(jié)時， 2 ~ ? ,取 2 ? 。 423(1 )4 5 8 .9 okLsENnd WL??15 15 199. 9 735 35LeW m k g? ? ? ?3264 (1 ) ( 4 )7i i i i ieW K K K m? ? ?322 64 0. 75 ( 1 0. 75 ) ( 4 0. 75 ) 19 .0 2 14 .9 07W k g? ? ? ? ? ? ? ?21siiW W W????423(1 )6 9 3 .7 okL ENnd W s L?? ?3231 9 0 1 06 9 3 . 7 6 3 8 . 7 5 /