【正文】 凸緣聯(lián)軸器 本設(shè)計選用GT88型凸緣聯(lián)軸器。 聯(lián)軸器聯(lián)軸器是連接軸與軸并傳遞運(yùn)動和扭矩的零件，在此主要是用于電動機(jī)和減速機(jī)輸出軸與傳動軸之間和傳動軸與攪拌軸之間的連接?？紤]本設(shè)計傳遞功率為小功率及軸向載荷也不會太大，故選用無支點(diǎn)機(jī)架即可。其選用類型主要有三種，即無支點(diǎn)機(jī)架、單支點(diǎn)機(jī)架、雙支點(diǎn)機(jī)架。本設(shè)計選取RS型安裝底蓋，現(xiàn)選取的主要尺寸如下：DN=500mm,d2=670mm,k=620mm,d5=20～26mm,d6=415mm,S=65mm,傳動軸直徑d=70mm，D1=176mm，K2=210mm,d10=8M16。 安裝底座蓋采用螺柱等緊固件，下與凸緣法蘭連接，上與機(jī)架連接，是整個攪拌傳動裝置與容器連接的主要連接件。本設(shè)計采用R型突面凸緣法蘭。由此，選用擺線針輪行星減速機(jī)適合，其尺寸從HG574578標(biāo)準(zhǔn)中選取。四種減速機(jī)的功率、轉(zhuǎn)速、范圍、類型代號、特性參數(shù)可見下表51，并可以此為參照選型。 釜用減速機(jī)類型、標(biāo)準(zhǔn)及其選用 反應(yīng)釜用的立式減速機(jī)，主要類型有諧波減速機(jī)、擺線針輪行星減速機(jī)、二級齒輪減速機(jī)和V帶減速機(jī)。攪拌器功率現(xiàn)為P=。 電動機(jī)功率必須滿足攪拌器運(yùn)轉(zhuǎn)功率和傳動系統(tǒng)、軸封系統(tǒng)功率損失的要求，還應(yīng)考慮到有時在攪拌過程中會出現(xiàn)不利條件造成功率過大。 電動機(jī)的選用 攪拌設(shè)備選用電動機(jī)的問題，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內(nèi)容。 5 反應(yīng)釜的傳動裝置 反應(yīng)釜的攪拌器是由傳動裝置來帶動。攪拌軸的支承形式見右圖44，常采用滾動軸承。為保證攪拌軸懸臂穩(wěn)定性，軸的懸臂長L軸徑d和兩軸承間距B（其示意圖參見圖43）應(yīng)滿足下列關(guān)系： L1/B≤4～5 ； L1/d≤40～50 若軸封處能起支承作用，上式中的B應(yīng)算至軸封處。 攪拌器軸的支承 一般攪拌軸可依靠減速器內(nèi)的一對軸承支承。當(dāng)轉(zhuǎn)速n100r/min時，直線度允差[9]1000：。 本設(shè)計軸徑d=70mm50mm,加圓柱銷固定。 ：DJ＝1300mm，d=100mm，螺栓：d0：M16 數(shù)量：4，螺釘：d1：M16 數(shù)量：1，δ=14mm，B=130mm，h=140mm 。具體型式見下圖41：圖41攪拌器的型式 槳式攪拌器其槳葉多為兩葉，其直徑與釜體內(nèi)徑之比DJ/～，多用于n≤100r/min的場合，故能符合本設(shè)計要求，即選取槳式攪拌器。）/m； G——剪切彈性模量，對于碳鋼及合金鋼G=104MPa； 故現(xiàn)在可計算軸徑： 所以，選擇軸徑d=70mm。 故，=mm ②按軸的剛度計算軸徑 為防止軸產(chǎn)生過大的扭矩變形，攪拌軸需進(jìn)行剛度計算，對于實心軸滿足剛度要求所需最小直徑可按下式（4—4）計算，即 （4—4） 式中：[γ]——許用扭轉(zhuǎn)角，（176。mm； Wt——抗扭截面模量，mm； [τ]k——軸的許用切應(yīng)力，MPa。=103/=由此可查功率因數(shù)雷諾數(shù)Re圖[8]，可知功率因數(shù)φ=，有擋板且為全擋板條件時，不需考慮Fr因數(shù)，即φ=Np=N/（ρn3DJ5)因此，N0=Npρn3DJ5=103≈ 由于采用3層攪拌器，故N=3N0=3≈ 。s 。s（90176。 攪拌軸的強(qiáng)度計算 a. 攪拌功率的確定[6] 已知：槳式攪拌器直徑DJ＝1300mm，轉(zhuǎn)速n=45r/min=75r/s,植物油ρ=103kg/m3,同時通過化工物性算圖手冊可查植物油黏度[7]181。安裝攪拌器的部分稱為攪拌軸或下軸，與減速機(jī)輸出軸相連的軸成為傳動軸或上軸。 攪拌軸的結(jié)構(gòu) 本設(shè)計采用實心直軸，槳式攪拌器，用螺栓對夾，故采用光軸即可。主要是結(jié)構(gòu)設(shè)計（包括軸的支撐結(jié)構(gòu)）和強(qiáng)度校核，對于轉(zhuǎn)速n﹥200r/min的軸，還要進(jìn)行臨界轉(zhuǎn)速的校核，對于本設(shè)計來說ｎ=45r/min，故不需要進(jìn)行臨界轉(zhuǎn)速校核。 夾套水壓試驗校核同理，夾套水壓試驗壓力不應(yīng)小于下式計算值： 夾套內(nèi)壓試驗應(yīng)力： =校核：σ2T==，因此夾套強(qiáng)度滿足夾套水壓試驗要求。 因此夾套及夾套封頭壁厚名義厚度δn=6mm 水壓試驗及強(qiáng)度校核計算 筒體水壓試驗校核 內(nèi)筒體實驗壓力： （3—10） 式中，P1——壓力容器的設(shè)計壓力，MPa； η——耐壓試驗壓力系數(shù)，此設(shè)計中η=，具體可見下表34； [σ]——試驗溫度下材料的許用應(yīng)力，MPa； [σ]t——設(shè)計溫度下材料的許用應(yīng)力，MPa。 故， 圓整取 S=6mm，即夾套封頭厚度δn為6mm。 所以， 圓整后δ=6mm，即夾套壁厚δn=6mm 。故此C=。 故有 ，圓整后取10mm 強(qiáng)度校核： 故，筒體及筒體封頭強(qiáng)度符合要求。故此C=； φ——焊接接頭系數(shù)，筒體采取對接雙面焊縫，焊縫進(jìn)行局部無損探傷檢查，即φ=； 所以，圓整后取10mm。 對于夾套： 設(shè)計壓力（按內(nèi)壓）：P2C=P2= 。C 。 圖37 釜體受力分析 故設(shè)計壓力（內(nèi)筒）P1=，溫度≤90176。 因此，夾套高度取H夾=1700mm 筒體及夾套壁厚設(shè)計計算 筒體與夾套受力分析 ，即釜體受力[5]如右下圖37所示： 分析如下：，危險點(diǎn)處壓力P=PcP== 外壓；未帶夾套 部分反應(yīng)釜筒體和封頭設(shè)計壓力P1==。 故公式表達(dá)為： F筒+F封≥F （3—5） 式中：F筒——筒體表面積，F(xiàn)筒=H夾F1m，m2；（其中1米高筒體面積F1m=） F封——封頭表面積，m2。 校核：夾套所包圍的表面積（筒體表面積F筒+封頭表面積F封）一定要大于工藝要求的傳熱面積F，即料液靜止時的高度。夾套的高度一般應(yīng)不低于料液的高度，以保證充分傳熱。 表32 夾套內(nèi)徑Dj （mm） Di 500～600 700～1800 2000～3000 Dj Di+50 Di+100 Di+200 故取夾套內(nèi)徑 Dj= Di+200=2200 mm 同理，夾套封頭可根據(jù)夾套內(nèi)徑Dj及所選封頭形式按標(biāo)準(zhǔn)來選取，即橢圓形封頭，公稱直徑2200mm，曲面高度550mm，直邊高度40mm。 夾套和筒體的連接常焊接成封閉結(jié)構(gòu)，常用的夾套封閉結(jié)構(gòu)亦大致如上圖36所示，本設(shè)計選用圖（b）所示夾套的封閉結(jié)構(gòu)。本設(shè)計要求用夾套換傳熱，故采用夾套。 圖34 乙型平焊法蘭（平面密封） 常用的傳熱元件有夾套、蛇管。其具體確定如下： （1）材料及公稱壓力 法蘭材料選用45鋼。本設(shè)計采用可拆形式。 筒體與上封頭連接形式 頂蓋與筒體的型式分為可拆與不可拆連接兩種型式。 校核： V=V1mH筒+2V封=+2=﹥8m3 即筒體高度適合。故有， 則， 圓整后筒體高度 H筒=。 圖33 標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭 筒體高度計算 反應(yīng)釜容積V通常按下封頭和筒體兩部分容積之和計算。 筒體封頭尺寸的確定 筒體封頭根據(jù)筒體直徑Di及所選的型式按標(biāo)準(zhǔn)選取，現(xiàn)選取最常用的標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭?！　t， （3—2）　　根據(jù)實踐，幾種反應(yīng)釜的H筒/Di值大致如下表31所示： 表31 幾種攪拌釜的長徑比H筒/Di值表 種類 釜內(nèi)物料類型 H筒/Di 一般反應(yīng)釜 液固相或液液相物料 1～ 氣液相物料 1～2 發(fā)酵釜類 ～ 由于釜內(nèi)介質(zhì)為植物油，為液體，且屬一般反應(yīng)釜，因此H筒/Di值在1～，根據(jù)物料實際取H筒/Di=。 圖32筒體基本尺寸 對于直立反應(yīng)釜來說，設(shè)備容積通常按筒體及下封頭所包含的容積計算。反應(yīng)時會起泡沫或沸騰，η應(yīng)取低值，～；如反應(yīng)狀態(tài)平穩(wěn)，～（物料黏度較大時，可取最大值）。 在確定筒體直徑和高度時，還應(yīng)該根據(jù)反應(yīng)釜操作時允許的裝滿程度——裝料系數(shù)η等綜合考慮。對于帶攪拌器的反應(yīng)釜來說，設(shè)備容積V為主要參數(shù)。連接形式采用可拆形式。當(dāng)要求可拆時，做成法蘭連接。罐底與筒體的連接常采用焊接連接。罐底通常為橢圓形封頭。 釜體的結(jié)構(gòu)設(shè)計 釜體一般為立式圓筒形容器，由頂蓋、筒體和罐底組成，通過支座安裝在基礎(chǔ)或平臺上。罐體是在規(guī)定的操作溫度和操作壓力下，為物料完成其攪拌過程提供了一定空間的容器。 3反應(yīng)釜結(jié)構(gòu)設(shè)計 夾套式反應(yīng)釜主要由帶傳熱裝置的釜體和攪拌傳動裝置兩大部分組成。C，鋼板厚度估算不會超過20mm，介質(zhì)為植物油，無毒無害。C； ③ 用于殼體時，鋼板厚度不大于20mm； ④ 不得用于毒性程度為高度或極度危害介質(zhì)的壓力容器。故選取Q235B作為筒體和夾套材料。C，其許用應(yīng)力[σ]t=113MPa，故其[σ]t取113MPa。因而從經(jīng)濟(jì)性角度考慮，碳鋼比較便宜。C。C，即釜內(nèi)設(shè)計溫度為90176。 本次設(shè)計嚴(yán)格遵循GB1501998規(guī)定，并且考慮到設(shè)計壓力，工作溫度釜內(nèi)不高于90176。 設(shè)計溫度與設(shè)計壓力存在對應(yīng)關(guān)系。C以上的金屬溫度，設(shè)計溫度不得低于元件金屬在工作狀態(tài)可能達(dá)到的最高溫度；對于0176。設(shè)計溫度與設(shè)計壓力一起作為設(shè)計載荷條件。 本次設(shè)計為8m3夾套反應(yīng)釜，=。 本次設(shè)計為夾套反應(yīng)釜，鑒于以上立式容器中心攪拌的一些特點(diǎn)，及考慮到設(shè)備的安全性、合理性和經(jīng)濟(jì)性，并遵循攪拌設(shè)備設(shè)計要求，故本次設(shè)計就選用立式攪拌設(shè)備。中、小型立式容器攪拌反應(yīng)設(shè)備，轉(zhuǎn)速為300～360r/min，～15kw的范圍，用皮帶或齒輪一級減速?，F(xiàn)將立式容器中心攪拌型式具體一些特點(diǎn)列出： 立式容器中心攪拌設(shè)備，是將攪拌裝置安裝在立式設(shè)備筒體的中心線上，驅(qū)動方式一般為皮帶傳動或齒輪傳動，用普通電機(jī)直聯(lián)或減速器直聯(lián)，～22kw比較常見。為了加熱或取走反應(yīng)熱量，常設(shè)置外夾套或內(nèi)盤管，上封頭上焊有凸緣法蘭，用于攪拌容器與機(jī)架的連接，為了在操作中對物料進(jìn)行控制，還必須在容器上設(shè)有溫度、