【正文】 5選取。凸緣法蘭結(jié)構(gòu)詳圖見(jiàn)附圖 6。凸緣法蘭分整體和襯里兩種結(jié)構(gòu)型式，密封面分突面（ R）和凹面 （ M）兩種。 解：據(jù)已知條件，確定該攪拌的公稱輸出軸轉(zhuǎn)速為 n＝ 100r／ min，配電機(jī)功率為 P＝， 查 表 2— 9，可選 BLD 擺線針輪行 星 減速機(jī)，其型號(hào)尺寸從 HG5－ 746— 78標(biāo)準(zhǔn) 中 查得為 ALC l00— 71。 (3)當(dāng)選 擇 減速機(jī)后得到的輸出轉(zhuǎn)速與攪拌轉(zhuǎn)速不完全一致時(shí) ， 在保證攪拌功率的條件下 ， 可允許選擇轉(zhuǎn)速比要求轉(zhuǎn)速稍低一些， 但 不能偏 高 ，以免增大所需攪拌功 率 。 減速機(jī)的選擇必須根據(jù) 工 作要求、攪拌軸是否連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)、經(jīng)濟(jì)性和使用廠的維修能力等幾方面進(jìn)行綜合考慮，并應(yīng)參照以下原則 ： (1)首先根據(jù)反應(yīng)釜攪拌傳動(dòng)所需要的電機(jī)功率、攪拌軸轉(zhuǎn)速 (即減速機(jī)輸出 軸 轉(zhuǎn)速 )， 然后再根據(jù)其他具體條件綜合考慮，類比確定 較適用的減速機(jī)。選擇前一般 已 知的條件是：攪拌所需轉(zhuǎn)速及攪拌軸功率 （ 或所配 電 機(jī)功率 )和工況的 特 殊要求等。減速機(jī)的基本特性見(jiàn)表 2— 8。此外還有蝸桿傳動(dòng)減速機(jī)，因它的傳動(dòng)效率低，只能單向傳動(dòng)等缺點(diǎn)，逐漸被擺線針輪行星減速機(jī)代替。 Y 系列三相異步電動(dòng)機(jī)主要技術(shù)數(shù)據(jù)見(jiàn)附 錄部分。 常用電機(jī)及其連接尺寸 15 攪拌設(shè)備選用電動(dòng)機(jī)的問(wèn)題 ，主 要是確定系列、功率、轉(zhuǎn)速以及安裝形式 和 防爆要求等 幾 項(xiàng)內(nèi)容。如 圖 2— 12所示。 反應(yīng)釜的傳動(dòng)裝置 反 應(yīng) 釜的攪拌器是 由 傳動(dòng)裝置來(lái)帶動(dòng)。 當(dāng)不滿足式 (2— 12)要求時(shí)，可增大 d、 B，或增設(shè) 中 間軸承或底軸承 (圖 2— 11)。當(dāng)攪拌軸較長(zhǎng)時(shí)，軸的剛度 條件變壞。） /m 則由剛度條件得： ? ?m ax4 32 180Td G? ? ??? （ 211） 最后， 取強(qiáng)度計(jì)算和剛度計(jì)算的大值作為軸的直徑，并 把確定的直徑尺寸按表 2－ 6圓整到攪拌軸的標(biāo)準(zhǔn)直徑系列。） /m 較低精度的軸 ??? =（ 2176。 ） /m 一般傳動(dòng)軸 ??? =（ 176。一般情況下，取： 精密機(jī)器的軸 ??? =（ 176。因此，對(duì)某些軸的扭轉(zhuǎn)變形也要加以一定的限制，通常要求軸在單位長(zhǎng)度上的扭轉(zhuǎn)角不能超過(guò)某一規(guī)定的許用值。其數(shù)值可參考下表： 13 表 2－ 5 幾種材料的 ??? 值 材料 Q235－ A 35 45 40Cr（調(diào)質(zhì)） 1Cr18Ni9Ti ??? 12～ 20 20～ 30 30～ 40 40～ 52 15～ 25 而 ? ? ? ?9 5 5 0 2 7NT N mn??　 　 　 　 　 　 　 　 　 對(duì)實(shí)心軸 ? ?3 2 816t dWd??? 　 　 　 　 　 　 　 　 　 － 故攪拌軸直徑 d為： ? ? ? ?3 9550 290 .2 Pd n ???　 　 　 　 　 　 　 　 （ 4）攪拌軸的剛度計(jì)算 對(duì)于受扭轉(zhuǎn)的圓軸來(lái)說(shuō)， 除了需要滿足強(qiáng)度條件外，有時(shí)還需滿足剛度方面的要求，否則將不能正常地工作。這種方法假定軸只承受扭矩作用，然后用增加安全系數(shù)也降低材料的許用應(yīng)力的方法彌補(bǔ)由于忽略彎曲作用而引起的誤差。 （ 3） 攪拌軸 的 強(qiáng)度 計(jì)算 通常攪拌軸強(qiáng)度計(jì)算 與 軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)同時(shí)進(jìn)行，邊畫(huà)圖、邊計(jì)算、邊修改。與聯(lián)軸器 配合的軸頭結(jié)構(gòu)，按聯(lián) 軸 器的要求而定。 較長(zhǎng)的攪拌 軸， 為加 工 和安裝方便，常分段制造后再用聯(lián)軸器連接起來(lái)。 （ 2） 攪拌軸的結(jié)構(gòu) 常用實(shí)心或空心 直軸， 其結(jié)構(gòu)型式根據(jù)軸 上 安裝的攪拌器類型、支 承 的結(jié)構(gòu)和數(shù)量、以及 與 聯(lián)軸器的連接要求 而 定，還要考慮腐蝕等因素的影響。 （ 1） 攪拌鈾的材料 常用 45號(hào)鋼，強(qiáng)度要求不高的可用 Q235— A。 攪拌軸設(shè)計(jì) 攪拌 軸 的機(jī)械設(shè)計(jì)內(nèi)容 同一般傳動(dòng)軸。 推進(jìn)式攪拌器的主要尺寸見(jiàn)表 2— 4。 推進(jìn)式攪拌器 直 徑 D 常取罐體內(nèi)徑 iD 的 1／ 5～ 1／ 2，以 iDD? 最為常見(jiàn)。它與軸的連接是通過(guò)軸套用 平 鍵或緊定螺釘固定， 軸 端加固定螺母。 槳式攪拌器的主要尺寸見(jiàn)表 2－ 3。 槳式攪拌器與軸的連接常用螺栓對(duì)夾。攪拌直徑與罐體（釜體）內(nèi)徑之比 12/33iDD ???????，多用于 100 / minnr? 的場(chǎng)合。 攪拌器的安裝方式及其與軸連接的結(jié)構(gòu)設(shè) 計(jì) 推薦兩種簡(jiǎn)單的攪拌器。它的選型通常是工藝設(shè)計(jì)的 任 務(wù)，也可按 HG/T2056994《機(jī)械攪拌設(shè)備》 選取。 反應(yīng)釜的攪拌裝置 攪拌裝置 由 攪拌器、 軸 及其支承組成。校核計(jì)算步驟見(jiàn)參考文獻(xiàn) 3第十一章。 內(nèi)壓容器封頭的強(qiáng)度計(jì)算見(jiàn)參考文獻(xiàn) 3第十章。 ③ 圓筒內(nèi)為正壓外帶夾套時(shí)： 當(dāng)圓筒的公稱 直 徑 600DN mm? 時(shí) ，被夾套包圍部分的筒體分別按內(nèi)壓圓筒和外壓圓筒計(jì) 算，取其中較大值； 其余部分 按內(nèi)壓圓筒 設(shè)計(jì)； 當(dāng)圓筒的公稱 直 徑 600DN mm? 時(shí) ，全部筒體 分別按內(nèi)壓 圓筒 和外壓圓筒計(jì)算，取其中較大值 。 強(qiáng)度 計(jì) 算應(yīng)考慮以下幾種情況 ： ① 圓筒內(nèi)為常壓外帶夾 套 時(shí)： 當(dāng)圓筒的公稱 直 徑 600DN mm? 時(shí) ，被夾套包圍部分的筒體按外壓（指夾套壓力）圓筒設(shè)計(jì)， 其余部分 按 常壓設(shè)計(jì)； 當(dāng)圓筒的公稱 直 徑 600DN mm? 時(shí) ，全部筒體按外壓（指夾套壓力）圓筒設(shè)計(jì)。帯夾套的受內(nèi)外壓筒體厚度可 參見(jiàn)參考文獻(xiàn) 3 表 11－ 3。 夾套與筒體的焊接點(diǎn)與法蘭距離要考慮到裝拆螺栓的方便，一般不小于 150～ 200mm（圖 26），夾套有保溫層取大值。平面密封面法蘭見(jiàn)附圖1，凹凸密封面法蘭見(jiàn)附圖 2，平面 密封面詳圖見(jiàn)附圖 3，其主要尺寸見(jiàn)附表 4。甲型平焊法蘭的選用參見(jiàn)參考文獻(xiàn) 1。 按估算的夾套高度，按下式驗(yàn)算夾套傳熱面積（夾套所包圍釜體的面積）? ?1 25mjA F F H F? ? ? ?封 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 － 式中 F封 ─ 封頭表面積 ，見(jiàn)附表 2， 2m 1mF ─ 圓筒每米高度表面積， 2m F ─ 要求的傳熱面積， 2m 如不符合要求，則需要選擇其它形式的傳熱裝置。因此可按下式估算： ? ? ? ?2244jiVVHmD???? 封 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 － 式中： jH ─ 夾套高度， m ； V封 ─ 釜體下封頭容積 ， 3m 。 夾套內(nèi)徑 jD 根據(jù) 筒 體內(nèi)徑 iD 按表 2— 2選取。 8 夾套的結(jié)構(gòu)尺 寸 常根據(jù)安裝 和工 藝兩方面的要求而定。 夾 套的 幾何尺寸計(jì)算 容器夾套的常用結(jié)構(gòu)如圖 24所示。 ? ? ? ?1 2 234 iVVHmD??? 封 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 － 式中 V封 —— 封 頭容積 (見(jiàn)附表 2)， 3m ； iD —— 圓整以后的筒體內(nèi)徑， m 。 確定 筒 體高度 1H 反應(yīng)釜容積 V 通常按下封頭和筒體兩部分容積之和計(jì)算。 表 2－ 1 幾種攪拌反應(yīng)釜的長(zhǎng)徑比 i 值 種類 設(shè)備內(nèi)物料類型 i 一般攪拌釜 液－固相或液－液相物料 1～ 氣－液相物料 1～ 2 發(fā)酵罐類 ～ 7 將式（ 1）計(jì)算出的結(jié)果，圓整為壓力容器的公稱直徑 DN（見(jiàn)附表 1）。如果物料在反應(yīng)過(guò)程中起泡沫或呈沸騰狀態(tài)， ? 應(yīng)取低值，約為 ～ ；如果物 料反應(yīng)平穩(wěn)， ? 可取 ～ （物料粘度大時(shí)取大值）。 夾套的型式與罐體相同。頂蓋與 筒 體的連接型式分為可拆和不可拆兩種， 筒 體內(nèi)徑 1200iD mm? 時(shí) ，宜采用可拆連接。 頂 蓋與罐底分別與 筒 體相連。罐底通常為橢圓形 封 頭。 罐體和夾套的設(shè)計(jì) 主 要包括其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，各部件幾何尺寸的確定和強(qiáng)度的計(jì)算與校核。夾套傳熱是一種應(yīng)用最普遍的外部傳熱方式。 釜體（ 罐體 ） 和夾套的設(shè)計(jì) 6 夾 套式反應(yīng)釜是由罐體和夾套兩大部分組成。 （ 6） 編制技術(shù)要求，提出制造、裝配、檢驗(yàn)和試車等方面的要求。 （ 5） 繪圖，包括總裝圖、部件圖和零件圖。 ①根據(jù) 工 藝參數(shù)確定各部幾何尺寸 ； ②考慮壓力、溫度、腐蝕因素，選擇釜體和夾套材料 ； ③ 對(duì) 罐 體、夾套等進(jìn)行強(qiáng)度和穩(wěn)定性計(jì)算、校核 。 在閱讀了設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)后，按以下內(nèi)容和步驟進(jìn)行 攪拌 反 應(yīng)釜的機(jī)械設(shè)計(jì) ： （ 1） 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 根據(jù) 工 藝要求并考慮制造、安裝和維護(hù)檢修的方便，確定 各 部分結(jié)構(gòu)形式，如封頭形式、傳熱面、傳動(dòng)類型、軸封和各種附件的結(jié)構(gòu)形式。 工 藝條件一般包括： 操作 容積、最大 工 作壓力、工作溫度、介質(zhì)腐蝕性、傳熱面積、攪拌形式、轉(zhuǎn)速和功率、 工 藝接管尺寸方位等。 攪拌容器分罐體和 夾套 兩部分，主要 由 封頭 和 筒 體組成，多為中、低壓壓力容器；攪拌裝置 由 攪拌器和攪拌軸組成，其形式通常 由工 藝設(shè)計(jì)而定；傳 動(dòng)裝置是為帶動(dòng)攪拌裝置設(shè)置的， 主 要 由電 機(jī)、減速器、聯(lián)軸器和傳動(dòng)軸等組成；軸封裝置為動(dòng)密封 ， 一 般 采用機(jī)械密封或填料密封；它們與支座、人孔、工藝接管等附件 一 起，構(gòu)成完整的夾套反應(yīng)釜。 表 13 攪拌反應(yīng)釜設(shè)計(jì)參考進(jìn)程 序號(hào) 內(nèi)容 時(shí)間（天） 1 準(zhǔn)備工作、選擇結(jié)構(gòu)型式和材料 1 2 設(shè)計(jì)釜體和夾套 1 3 設(shè)計(jì)攪拌系統(tǒng) 1 4 選擇并核算附件 2 5 繪制裝配圖 5 6 編寫(xiě)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū) 3 7 檢查修改 1 8 設(shè)計(jì)答辯 1 5 2 攪拌 反應(yīng)釜 的機(jī)械 設(shè)計(jì) 反應(yīng)釜的總體結(jié)構(gòu) 圖 21所示為 — 臺(tái)帶攪拌的夾 套 反應(yīng)釜示意 圖 。 設(shè)計(jì)要求 （ 1）選擇容器的型式和材料； （ 2）設(shè)計(jì)釜體和夾套； （ 3）設(shè)計(jì)攪拌系統(tǒng)； （ 4）選擇并核算附件； （ 5）繪制總裝配圖； （ 6）編寫(xiě)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)。 2 設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)要求計(jì)算正確，論述清楚，文字精練，插圖簡(jiǎn)明，書(shū)寫(xiě)工整，裝訂成冊(cè)。 設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū) 設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)是圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的理論依據(jù)， 是設(shè)計(jì)計(jì)算的整理和總結(jié)，是審核設(shè)計(jì)的技術(shù) 文件之一。 （ 6）提出技術(shù)要求。 （ 5）繪制設(shè)備總裝圖。 （ 4）傳動(dòng)設(shè)備的選型、計(jì)算。根據(jù)結(jié)構(gòu)、受力條件和材料的力學(xué)性能、耐腐蝕性能等進(jìn)行強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性計(jì)算，最后確定出合理的結(jié)構(gòu)尺寸。設(shè)備內(nèi)部附件結(jié)構(gòu)類型，如攪拌器形式，常由工藝設(shè)計(jì)而定；外部附件結(jié)構(gòu)形式，如法蘭、支座、加強(qiáng)圈、接管等附件，在滿足工藝要求條件下， 按 受力條件、制造、安裝等因素決定。在綜合考慮以上 幾方面 的同時(shí)，還要考慮材料的加工性能、焊接性能及材料的來(lái)源和經(jīng)濟(jì)性。一般步驟如下： （ 1）全面考慮按壓力大小、溫度高低和腐蝕性大小等因素來(lái)選材。根據(jù)設(shè)備的工藝條件（包括工作壓力、溫度、介質(zhì)及其特性、結(jié)構(gòu)形式和尺寸、管口方位、標(biāo)高等），圍繞著設(shè)備內(nèi)、外附件的選型進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、圍繞著確定大小進(jìn)行強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性的設(shè)計(jì)和校核計(jì)算。 課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容 完成攪拌反應(yīng)釜的機(jī)械設(shè)計(jì)，工作量應(yīng)包括：設(shè)備總裝圖 1張，設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū) 1份。設(shè)計(jì)中要求計(jì)算、制圖、選型、修改同步進(jìn)行，但零件的尺寸，以最后圖樣標(biāo)注的為準(zhǔn)。對(duì)于強(qiáng)度、剛 度等計(jì)算結(jié)果，從設(shè)備安全性出發(fā)，應(yīng)向上圓整，同時(shí)，要兼顧到經(jīng)濟(jì)性，即圓整要適 度 。 在設(shè)計(jì)中還應(yīng)注意處理好尺寸的 圓 整。對(duì)于初學(xué)設(shè)計(jì)者，往往把設(shè)計(jì)片面的 理解為是理論上的強(qiáng)度、剛度等的計(jì)算，認(rèn)為這些 計(jì) 算結(jié)果不可更改。當(dāng)設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范相矛盾時(shí) ， 必須嚴(yán)格計(jì)算和驗(yàn)證，直到符合設(shè)計(jì)要求，否則應(yīng)優(yōu)先按標(biāo)準(zhǔn)選用。學(xué)生在課程設(shè)計(jì)中 學(xué) 會(huì)收集、理解、熟 悉 和使用各種資料，正是培養(yǎng) 設(shè)計(jì) 能力的重要方面，也是設(shè)計(jì)能力強(qiáng)的重要表現(xiàn)。在課程設(shè)計(jì)中遇到問(wèn)題不敷衍，通過(guò)查閱資料和復(fù)習(xí)有關(guān)教科書(shū)，積極思考，提出個(gè)人見(jiàn)解，主動(dòng)解決問(wèn)題，注重能力培養(yǎng)。在設(shè)計(jì)中要 自 始至終本著對(duì)工程設(shè)計(jì)負(fù)責(zé)的態(tài)度，從難從嚴(yán)要求，綜合考慮經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性、安全可靠性 和 先進(jìn)性，嚴(yán)肅認(rèn)真地進(jìn)行設(shè)計(jì)，高質(zhì)量地完成設(shè)計(jì)任務(wù)。 （ 3） 使學(xué)生能夠熟悉和運(yùn)用設(shè)計(jì)資料，如有關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、手冊(cè)、圖集等工具書(shū)，進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算、數(shù)據(jù)處理、編寫(xiě)技術(shù)文件的獨(dú)立工作能力，以完成作為工程技術(shù)人員在機(jī)械設(shè)計(jì)方面所必備的基本訓(xùn)練。 1． 1 課程設(shè)計(jì)的目的 完成本課程設(shè)計(jì)應(yīng)達(dá)到以下目的： （ 1） 通過(guò)課程設(shè)計(jì)，把過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)和有關(guān)先修課所學(xué)知識(shí)，在設(shè)計(jì)中綜合地加以運(yùn)用，從而得到鞏固、深化和提高。 攪拌反應(yīng)釜機(jī)械設(shè)計(jì) JIAOBAN FANYINGFU JIXIE SHEJI ── 專業(yè)課 課程設(shè)計(jì)指導(dǎo) 過(guò)程裝備與控制工程 專業(yè)編 淮海工學(xué)院 機(jī)械工程學(xué)院 過(guò)程機(jī)械系 目 錄 1 緒論 ??????????????????????????????? 1 課程設(shè)計(jì)的目的