【正文】 選用 彈性塊式聯(lián)軸器 。 軸承的潤滑選用 脂潤滑，密封用氈圈式密封。其結(jié)構(gòu)如下圖 ， 其代號為 6211。由于滾動體和內(nèi)圈、外圈的接觸面積很小，接觸應(yīng)力很大，所以它們都是由合金鋼制造的，經(jīng)熱處理使硬度達到 60HRC 以上，保持架多用軟鋼沖壓而成，也有用鋼合金、塑料和其他材料制成的。外圈和內(nèi)圈都制有一定形狀的滾道，以保證滾動體在其間作精確的運轉(zhuǎn)。所以本次設(shè)計我們選用滾動軸承。 一般的工作情況下，滾動軸承的摩擦阻力較滑動軸承的摩擦阻力小，其功率損耗也小，容易起動，潤滑與維護簡單，而且滾動軸承是標準件，可由專門工廠大批生產(chǎn)，選用方便。 其安裝尺寸參照《化工設(shè)備設(shè)計基礎(chǔ)》表 18— 12（ a）。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 18 頁 擺線針輪減速機 根據(jù)《單支點機架》（ HG21566— 95）標準的附錄中列有常用的“釜用傳動裝置減速機型號及技術(shù)參數(shù)”可以根據(jù)公稱直徑和攪拌軸轉(zhuǎn)速來選擇減速機的型號。 攪拌器及傳動裝置等的設(shè)計及計算 攪拌器的選擇 根據(jù)工藝要求，選用直徑為 800mm，軸徑 Ф 55mm 的漿式攪拌器，標記符號為 800— 55 電動機的選型 根據(jù)攪拌器的結(jié)構(gòu)及電動機的安裝方式，我們選用 Y 系列 V1 型立式電動機， 電動機的型號 Y132S— 4 同步轉(zhuǎn)速 1500 r/min 額定功率 滿載轉(zhuǎn)速 1440r/min 最大轉(zhuǎn)矩 質(zhì)量 68Kg 其結(jié)構(gòu)尺寸參照《機械設(shè)計課程設(shè)計手冊》表 12— 5。 由于要求運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，防止軸的彎曲對軸封處的不利影響，因此軸安裝和加工要黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 17 頁 控制軸的直度，當轉(zhuǎn)速 n100r/min 時，直線度允差為 1000： 。一般按剛度計算的軸徑較按強度計算的軸徑大，所以對攪拌軸來說，主要以剛度條件確定軸徑。 代入下式 d≥ 1537 ? ?4 ?GnPmm (15) 得 d=。 /m。 從（ 14）式可以看出，扭轉(zhuǎn)角 θ的大小與扭矩 MTmax成正比，與扭轉(zhuǎn)剛度 GIp成反比。 /m； G— 剪切彈性模量， Mpa； G= 104Mpa； Ip— 截面的極慣性矩 。為此攪拌軸要進行剛度計算。 考慮到腐蝕，故攪拌軸的直徑為 55mm。 （ 1） 軸的強度計算 軸的扭轉(zhuǎn)強度條件是： ? max =PTWM （ 10） 由上式可知，只要知道了攪拌軸上所傳遞的扭矩 MT 和軸材料的許用剪應(yīng)力 [? ]值后，就可求出軸的抗扭截面模量，即： WP= ???TM （ 11） 已知 MT可由軸傳遞的功率 P 和轉(zhuǎn)速 n 求出，即： MT= 106P/n （ 12） 然后再根據(jù)抗扭截面模量 Wp 同 軸徑 d 的關(guān)系求出攪拌軸的最小直徑。 攪拌軸的特點是細而長，攪拌器設(shè)在軸的一端，軸受到扭轉(zhuǎn)、彎曲和軸向等組合載荷，其中以扭轉(zhuǎn)載荷為主。 同時由于化工反應(yīng)中有腐蝕，所以還要進行防腐蝕處理。其結(jié)構(gòu)如下圖所示。 軸上相應(yīng)的位置應(yīng)加工出同攪拌器相配合的結(jié)構(gòu)尺寸。攪拌軸上端應(yīng)同減速器輸出軸相連。 攪拌軸主要用來支承攪拌器的，并從減速器輸出軸取得動力使攪拌器旋轉(zhuǎn)，達到攪拌的目的。=， ρ =1500kg/m3所以雷諾數(shù) Re=588。故封 頭壁厚取 7mm可以滿足穩(wěn)定性的要求。從式（ 5）可知，標準橢圓形封頭的厚度與筒體基本相同，若因 Ф 值有所不同，則相差也不會很大，為焊接方便，常取兩者等厚。 對于標準橢圓形封頭，其 Di/2hi=2， K=1，則封頭的厚度計算公式為 T=Pdi/(2[σ ]tφ ) （ 5） 則 t=7mm。由于橢圓形封頭幾何特征造成經(jīng)線曲率平滑連續(xù)，故封頭中的應(yīng)力分布比較均勻。 綜上所述，根據(jù)本次設(shè)計的要求，從各個封頭 的受力分析 、制造工藝和的應(yīng)用場合 等各個方面綜合考慮，我們選用 標準 橢圓行封頭。 封頭的設(shè)計 （ 1）封頭的選型及計算 最常用容器封頭包括半球形封頭、橢圓形封頭、碟形封頭和無折邊封頭等凸形封頭以及圓錐形封頭、平板封頭等數(shù)種。 已知 Q235— B 鋼的設(shè)計內(nèi)壓力 P 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 13 頁 Mpa，選用 P=，許用應(yīng)力 〔 σ 〕 t=125 Mpa， 〔 σ 〕 =125 Mpa， Ф =，所以計算厚度 t=（ 800） ／ （ 2 125 — ） =7mm。設(shè) t 為圓筒的計算厚度，則由上式可得 （ 4） 式中 p—— 設(shè)計內(nèi)壓力， Mpa Di—— 圓筒內(nèi)直徑， mm t —— 計算厚度， mm Ф —— 焊縫系數(shù)，Ф≤ 〔 σ 〕 t—— 設(shè)計溫度下圓筒材料的作用應(yīng)力， Mpa。 容器圓筒承受均勻內(nèi)壓作用時，其器壁中產(chǎn)生的如下薄膜應(yīng)力（圓筒的平 均直徑為 D，壁厚為 t）： σ θ = tPD2 σ ψ =tPD4 很顯然， σ 1=σ θ ，故按照第一強度理論，有 σ 1 = tPD2 ≤ 〔 σ 〕 t （ 2） 在容器設(shè)計中，一般只給出內(nèi)徑值 Di，則 D=Di + t，將其代入上式，得 P(Di+t)/2t≤ 〔 σ 〕 t （ 3） 容器圓筒在制造時由鋼板卷焊而成，焊縫區(qū)金屬強度一般低于木材，所以上式中的 〔 σ 〕 t 應(yīng)乘以系數(shù) Ф 。對于內(nèi)壓薄壁容器的回轉(zhuǎn)殼體，黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 12 頁 周向應(yīng)力 σ θ 為第一主應(yīng)力，徑向應(yīng)力 σ ψ 為第二主應(yīng)力，而另一個主應(yīng)力 σ z是徑向應(yīng)力，由于 σ θ 、σ ψ 與相比殼忽略不計，即 σ 3=σ z=0，所以第三強度理論與第一強度理論趨于一致。 （ 3） 筒體材料的選擇及 估算筒體 鋼板的厚度 根據(jù)冶金手冊產(chǎn)品的標準，我們選用普通碳素鋼，根據(jù) GB150— 1998 中對碳素鋼的要求和鋼板之間的差別，我們選用 Q235— B 熱軋鋼板 ，厚度尺寸選用9mm。 攪拌容器的設(shè)計 計算 筒體 的幾何參數(shù) （ 1）筒體型式 選擇圓柱形筒體 （ 2）確定內(nèi)筒筒體 的直徑和高度 由于攪拌過程是液 — 液相混合，一般來說攪拌裝置的高徑比（ H／ D）為 1~，本次設(shè)計選用高徑比為 。傾斜漿 式攪拌器結(jié)構(gòu)上，葉槳與攪拌軸的安裝角 ＜ 90176。 各類攪拌器由于其構(gòu)造，性能等差異，使其能夠分別適用于化工生產(chǎn)中各種不同的工況。 因此，本課題選用的筒式攪拌器能夠滿足設(shè)計的要求。 (2) 筒式攪拌器對電能的利用率高，在相同的情況下，筒式攪拌器的功率準數(shù)較小，耗能少，表明筒式攪拌器在節(jié)能方面具有非常好的效果。 通過 筒式攪拌器與渦輪式攪拌器和推進式攪拌器的功率對比試驗 ，在相同的 拌情況下，筒式攪拌器將電能轉(zhuǎn)化為機械能的效率更高，如圖所示。 將攪拌器的外殼設(shè)計成圓筒形，攪拌器旋轉(zhuǎn)時，把機械能傳遞給流體，在攪拌器附近形成高湍動的充分混和區(qū)，并產(chǎn)生一股高速射流，使流體具有較高的壓頭，推動液體在攪拌容器內(nèi)循環(huán)流動。 2 攪拌容器的設(shè)計 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 10 頁 攪拌容器的設(shè)計探討 根據(jù)設(shè)計要求， 要求攪拌器的 容積在 500 升左右 ， 液體粘度為 ，液體的密度為 ρ =1500kg/m3， 運轉(zhuǎn)速度為 40r/min， v=5m/s。 本課題的設(shè)備思路可分為以下步驟： 1： 按 設(shè)計要求 可用的 D／ T(輪徑／罐徑 )值，和對攪拌時間、攪拌程度的要求，選定若干個不同轉(zhuǎn)速 下的扭矩或功率要求 ； 2：選定合理的葉輪安裝高度，結(jié)合設(shè)備情況，估計近似的攪拌軸長 ； 3：估計合理的電動機功率 ； 4： 根據(jù)葉輪功耗。攪拌時，物料沿釜壁上升，沿軸向下運動。如精細化工產(chǎn)品涂料油漆、化妝品的生產(chǎn)過程中常用到此類攪拌器。 框式攪拌器的 攪拌外緣與釜壁間隙很小， d／ D 為 0． 9～ 0． 98，此特點使得攪拌時物料不易產(chǎn)生死區(qū)。攪拌器直徑 d 與釜徑 D 之比 d／D 為 0． 2～ 0． 5，轉(zhuǎn)速較高，為 100～ 800r／ min。 推進式攪拌器也常被稱為旋槳式攪拌器。旋轉(zhuǎn)時有較高的局部剪切作用，能得到高分散度微團，適用于氣液混合及液液混合或強烈攪拌的場合，常用于低中等粘度物料 (μ 5 10 cP)。渦輪式攪拌器外形結(jié)構(gòu)上與槳式攪拌器類似，只是葉片較多。攪拌 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 9 頁 器直徑 d 與釜徑 D 之 比 d／ D 為 0． 35～ 0． 8，其運轉(zhuǎn)速度為 10～ 100r／min，為大型低速攪拌器， 適用于低、中等粘度物料的混合及促進傳熱，可溶固體的混合與溶解等場合 。槳式攪拌器又可分為平直葉和折葉攪拌器兩種。 化工攪拌器的構(gòu)造 化工生產(chǎn)過程中，通常用到的攪拌器種類有槳式攪拌器、渦輪式攪拌器、推進式攪拌器、錨式攪拌器、框式攪拌器、螺帶式攪拌器等。液體中如加入過多的固體 ， 如泥沙，會失去流動性，成為泥團。最常見的液體是水，其粘度很低。 攪拌加速傳熱和傳質(zhì) ，在化工設(shè)備中廣泛運用。 化工攪拌器的適應(yīng)條件和構(gòu)造 化工攪拌器的適應(yīng)條件 攪拌加速傳熱和傳質(zhì)，在化工設(shè)備中廣泛運用。 化工反應(yīng)中的攪拌設(shè)備 根據(jù)攪拌器葉輪的形狀可以分成直葉槳式、開啟渦輪式、推進式、圓盤渦輪式、錨式 、螺帶式、螺旋式等 }根據(jù)處理的掖體牯度不同可以分為低粘度液攪拌器。通常馬達與密封均外購，研究的重點是葉輪 。 攪拌器的工作原理 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 8 頁 通常攪拌裝置由作為原動機的馬達 (電動、風(fēng)動或液壓 )，減速機與其輸出軸相連的攪拌抽，和安裝在攪拌 軸上的葉輪組成 減速機體通過一個支架或底板與攪拌容器相連?，F(xiàn)代化學(xué)工業(yè)要求有更高更好的攪拌混合技術(shù)，因此必須改進傳統(tǒng)攪拌裝置、研制新型混合設(shè)備；同時使用 LDV、 PIV 和 EPT 等先進量測技術(shù)，運用計算流體動力學(xué)知識，深入分析攪拌反應(yīng)器內(nèi)的流體流動機理和微觀混合，安全和優(yōu)化設(shè)計、提高過程效率性能和降低失敗風(fēng)險，并最終提高反應(yīng)產(chǎn)率。在國內(nèi)，浙江大學(xué)也正與大型石化企業(yè)合作開發(fā)攪拌槽式反應(yīng)器的智能化輔助選型和設(shè)計軟件。如 1994 年美國 Chemineer 公司報道了該公司有一個用于渦輪式攪拌設(shè)備設(shè)計黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 7 頁 的知識庫軟件 AgDesign， 據(jù)稱該公司 90％頂伸人攪拌器的設(shè)備均已用此軟件進行設(shè)計。它可應(yīng)用于牛頓流體和非牛頓流體，液一液體系、固 一液體系和氣 一液體系，并且可以處理容 積超過上百立方米的應(yīng)用體系。各階段相對獨立又相互連續(xù)，其中每一個設(shè)計階段都將設(shè)計結(jié)構(gòu)傳遞給后繼設(shè)計過程 L6j。 如圖 l4 所示，攪拌設(shè)備設(shè)計 專家系統(tǒng)采用總設(shè)計任務(wù)控制各階段設(shè)計分任務(wù)，分任務(wù)調(diào)度相應(yīng)的設(shè)計知識和數(shù)據(jù)，實現(xiàn)混合設(shè)備的專家系統(tǒng)設(shè)計的組織