【正文】 個條件。取[θ]=。許用扭轉(zhuǎn)角[θ]值是根據(jù)實(shí)際情況確定的，一般攪拌軸選用[θ]=（—）176。一般情況下Ip =。工程上是以單位長度的扭轉(zhuǎn)角θ不得超過許用扭轉(zhuǎn)角[θ]作為剛度條件的，即： θmax=103 ≤[θ] （）θ—軸扭轉(zhuǎn)變形的扭轉(zhuǎn)角，176。（2）軸的剛度的計算為了防止攪拌軸產(chǎn)生過大的扭轉(zhuǎn)變形，從而在運(yùn)轉(zhuǎn)中引起振動，造成動密封失效，應(yīng)該把軸的扭轉(zhuǎn)變形限制在一個允許的范圍內(nèi)，這就是設(shè)計中的扭轉(zhuǎn)剛度條件。因?yàn)? Wp= （）將（）（）式代入（）式得d≥≈mm，軸的轉(zhuǎn)數(shù)n=40r/min，[]=40Mpa，代入上式得d=19mm。工程應(yīng)用中常用近似的方法進(jìn)行強(qiáng)度計算，即假定軸只受到扭矩作用，然后用增加安全系數(shù)以降低材料許用應(yīng)力的辦法來補(bǔ)償其他載荷的影響。 攪拌軸的計算攪拌軸的計算主要是確定軸的最小截面尺寸（軸徑），需要進(jìn)行強(qiáng)度、剛度計算或校核，驗(yàn)算軸的臨界轉(zhuǎn)速和撓度等，以便保證攪拌軸能安全可靠的運(yùn)轉(zhuǎn)。1—攪拌器2—防銹螺母 軸的材料攪拌器軸的材料通常選用45號鋼，還應(yīng)進(jìn)行正火或調(diào)質(zhì)處理。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。 攪拌軸的結(jié)構(gòu)及材料 軸的結(jié)構(gòu)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(dá)到攪拌的目的。=，ρ=1500kg/m3所以雷諾數(shù)Re=588。在旋轉(zhuǎn)攪拌時，阻力將堿??；另一方面，傾斜旋轉(zhuǎn)的葉槳能使容器內(nèi)的液料形成渦流，攪拌效果好，特別是當(dāng)軸正向旋轉(zhuǎn)時，可使沉淀物攪動上翻，對物料的攪拌效果相當(dāng)好；當(dāng)軸反向旋轉(zhuǎn)時，又可使懸浮物攪至底部，對有懸浮物的液料攪拌十分有利．但轉(zhuǎn)軸受扭矩和彎矩復(fù)合作用，對其強(qiáng)度、剮度及安裝的要求較高，多用于低速、低粘度、小功率( = 30~40r／min)攪拌．因此槳式攪拌器符合設(shè)計的要求。由于本次設(shè)計的攪拌器是低粘度、低速度、液—液混合的小功率設(shè)備，容積為500L，根據(jù)攪拌器對這些因素的要求，本次設(shè)計選用斜槳式攪拌器。3 傳動裝置的選擇和攪拌器的設(shè)計 攪拌器的選型化工生產(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(jìn)式攪拌器、錨式攪拌器、框式攪拌器、螺帶式攪拌器等。（2）封頭的強(qiáng)度校核封頭的厚度為7mm，橢圓形封頭的當(dāng)量球殼內(nèi)半徑R1=KD=1ⅹ800=800mm，用（6）A==， （）查得B=120Mpa，由式（） [P]= （）得[P]= Mpa。對于標(biāo)準(zhǔn)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]) ()其中長軸為2a=Di=，hi/Di=，所以hi=，短軸之半b=hi=。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(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭。 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 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）／（2125—1）=7mm。設(shè)t為圓筒的計算厚度，則由上式可得 （）式中p——設(shè)計內(nèi)壓力，MpaDi——圓筒內(nèi)直徑，mmt ——計算厚度，mmФ——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）： σθ= σψ=很顯然，σ1=σθ，故按照第一強(qiáng)度理論，有σ1 = ≤〔σ〕t （）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 （）容器圓筒在制造時由鋼板卷焊而成，焊縫區(qū)金屬強(qiáng)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，軸向應(yīng)力σθ為第一主應(yīng)力，徑向應(yīng)力σψ為第二主應(yīng)力，而另一個主應(yīng)力σz是徑向應(yīng)力，由于σθ、σψ與σz相比可忽略不計，即σ3=σz=0，所以第三強(qiáng)度理論與第一強(qiáng)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(biāo)準(zhǔn)，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 確定筒體的幾何參數(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~。 (3) 筒式攪拌器的攪拌混合效率高，在相同的情況下，是渦輪式和推進(jìn)式攪拌器的2～3倍。 (1) 筒式攪拌器的攪拌流型適于低黏度液體的攪拌，攪拌釜內(nèi)的攪拌死角較少。在圓筒的導(dǎo)流作用下，介質(zhì)從簡體的頂部和底部流入筒內(nèi)，完成一個循環(huán)，使介質(zhì)產(chǎn)生高速的徑向流和軸向流，同時加大介質(zhì)流量，介質(zhì)流動更均勻。結(jié)合實(shí)際條件，本課題選用筒式攪拌器。筒體的直徑和高度是容器設(shè)計的基本尺寸。攪拌容器的筒體基本上是圓柱筒，封頭常采用橢圓形封頭、錐形封頭和平蓋，以橢圓形封頭應(yīng)用最廣。輸出軸、支架等等，選擇能滿足前三項(xiàng)要求的攪拌器；按照葉尖切線速度等條件，確定最合適的轉(zhuǎn)速，對設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化，按已確定的條件，對軸系進(jìn)行動力和強(qiáng)度等因素的驗(yàn)算和分析。在這些現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)的推動下，攪拌混合技術(shù)一定會向一個更新的階段發(fā)展。 混合設(shè)計智能化設(shè)計系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu) 結(jié)語 攪拌操作是工業(yè)反應(yīng)過程的重要環(huán)節(jié)，攪拌混合設(shè)備在化學(xué)工業(yè)中擔(dān)當(dāng)著非常重要的角色。芬蘭的Lappeenranta工業(yè)大學(xué)在1994年發(fā)表了有關(guān)混合設(shè)備初步設(shè)計的知識庫系統(tǒng)的論文。20世紀(jì)90年代以來，有關(guān)攪拌設(shè)備選型和設(shè)計的專家系統(tǒng)在國外已有少量報道。該系統(tǒng)從攪拌葉輪的選型、過程設(shè)計、機(jī)械設(shè)計和經(jīng)濟(jì)分析評價，到最終機(jī)械繪圖的全過程的都給出了智能化的計算機(jī)輔助設(shè)計。通過仔細(xì)的分析、歸屬，用智能化設(shè)計系統(tǒng)原型階段性地實(shí)現(xiàn)混合設(shè)備的設(shè)計過程，可以把其表示為一系列的設(shè)計過程的鏈?zhǔn)叫蛄小? 設(shè)備設(shè)計智能化的實(shí)現(xiàn) 根據(jù)混合專家的經(jīng)驗(yàn)和常識，將攪拌混合設(shè)備與自動控制技術(shù)相結(jié)合，在混合設(shè)備選型和設(shè)計中運(yùn)用人工智能技術(shù)(AJ)和基于知識的系統(tǒng)(KBS)，即實(shí)現(xiàn)了混合設(shè)備選型和設(shè)計的智能化。 另外，北京燕山石油化工有限公司設(shè)計院針對在大直徑、低轉(zhuǎn)速、介質(zhì)較粘稠的場合，設(shè)計了一種復(fù)合式攪拌器，很好地解決了無法配備大功率的電機(jī)，存在制造、檢修 以及安裝的困難等問題。新型攪拌混合設(shè)備 近年來歐洲和Et本開發(fā)了很多種適用于高粘和超高粘物系