机械毕业设计-搪玻璃反应釜说明书

3000升开式搪玻璃反响釜的设计摘要：搪玻璃设备具有质量好、耐腐蚀等优点，对资源的节约、我国经济开展和石油工业的开展起着巨大的作用。设计一台操作容积为3000L的搪玻璃反响釜，全容积为3715L。按照GB150-1998《钢制压力容器》，HG2432-2001《搪玻璃设备技术条件》，HG/T2371-2003《搪玻璃开式搅拌容器》进行设计、制造、检验和验收。容器圆筒的材料为Q235B，工作压力为0.4MPa，工作温度为0~200℃；夹套材料为Q235B，工作压力为0.6MPa，工作温度为0~200℃。此次设计主要进行了搪玻璃反响釜的结构设计和强度计算。进行了圆筒壁厚计算，夹套的壁厚计算，电动机轴功率校核，搅拌器强度校核，开孔补强计算，耳座的校核等。该设备按JB/T4709-2009进行焊接，焊缝进行无损探伤。该设备应根据TSGR0004-2009《固定式压力容器平安技术监察规程》和《压力容器定期检验规那么》的要求定期检验。关键词：搪玻璃；反响釜；耐腐蚀Thedesignfor3,000litresopen-cycleglassliningreactionkettleAbstract:Glass-linedequipmentwithgoodquality,corrosionresistance,etc.,resourceconservation,economicdevelopmentandthedevelopmentoftheoilindustryplaysahugerole.Thedesignoperatingglass-linedreactorwithavolumeof3000L,3715Lfullvolume.《Steelpressurevessel》inaccordancewiththeGB150-1998HG2432-2001《glass-linedequipmenttechnicalconditions》,HG/T2371-2003《glass-linedopenmixingvessel》forthedesign,manufacture,inspectionandacceptance.ThematerialofthecontainercylinderQ235B,workingpressureto0.4MPa,theoperatingtemperatureof0to200°C;jacketmaterialforQ235B,workingpressureof0.6MPa,theoperatingtemperatureof0to200°C.Thedesignismainlyforthestructuraldesignandstrengthcalculationofglass-linedreactor.Cylinderwallthickness,thewallthicknessofthejacket,themotorshaftpowercheck,stirrerstrengthcheck,openingreinforcementcalculation,earseatcheck.ThedeviceJB/T4709-2009welding,weldNDT.TheequipmentshouldbebasedontherequirementsoftheTSGR0004-2009《fixed-pressurevesselsafetytechnologytomonitortheprocedures》and《regularpressurevesselinspectionrules》periodicinspection.Keywords:Honingglass;reactionkettle;corrosionresistance.目录摘要……………………1Abstract………………2绪论……………………5第一章反响釜釜体与传热装置……………………71.1反响釜釜体…………………71.1.1确定反响釜釜体的直径和高度…………71.1.2确定反响釜夹套的直径和高度…………81.1.3夹套类型的选择…………91.1.4夹套圆筒的应力计算……………………91.1.5夹套试验压力…………101.2确定反响釜内筒的材料和壁厚……………111.3封头、卡子及密封装置的选择……………13反响釜的传递装置…………142.1减速装置…………………142.2电动机根本特性及选用…………………162.3机架………………………172.3.1机架的选用原那么………172.4传动轴……………………182.5联轴器……………………19反响釜的搅拌装置…………203.1搅拌器……………………203.1.1搅拌器的选择…………203.1.2搅拌器的强度计算……………………213.2搅拌轴……………………243.2.1揽拌轴的材质及加工要求……………243.2.2搅拌轴直径确实定及强度计算………24反响釜的轴封装置………344.1轴封装置的选用原那么……………………344.2机械密封原理……………344.3填料密封原理……………354.4机械密封与填料密封的比照……………354.5机械密封及其循环保护系统的选择……354.6反响釜耳座的选用计算…………………36反响釜开孔补强计算……………………385.1人孔M的开孔补强计算………………385.2温度计套管口T的开孔补强计算……405.3搅拌孔e的补强计算……………………425.4放料口f的补强计算……………………44第六章主要技术要求……………466.1材料方面…………………466.2焊接方面…………………466.3焊缝无损探伤……………46结语…………………47参考文献……………48致谢…………………50绪论搪玻璃反响釜是将含高二氧化硅的玻璃，衬在钢制容器的内外表，经高温灼烧而牢固地密着于金属外表上成为复合材料制品。所以，它具有玻璃的稳定性和金属强度的双重优点，是一种优良的耐腐蚀设备。搪玻璃反响釜广泛地应用于化工、石油、医药、农药、食品等工业。搪瓷反响釜技术标准：使用压力：0.2---0.4Mpa2、耐酸性：对各种有机酸、无机酸、有机溶剂均有较好的抗蚀性。如将我厂生产的搪玻璃试样置于20%HCI溶液中煮沸48h，腐蚀速率为0.9lg/m2.d〔优等品指标为1.0g/m2.d〕。3、耐碱性：搪玻璃对碱性溶液抗蚀性较酸溶液差。但将我厂搪玻璃试样置于1N氢氧化钠溶液腐蚀，试验温度80℃时间48h。腐蚀速率为6.76g/m2.d〔优等品指标为7.0g/m2.d〕。4、操作温度：搪玻璃设备加热和冷却时，应缓慢进行。我厂制造的搪玻璃设备使用温度为0－200℃，耐温急变性≥200℃。5、瓷层厚度：玻璃设备的瓷层厚度0.8-2.0mm，搪玻璃设备附件的瓷层厚度0.6-1.8mm。6、耐压电：搪玻璃具有良好的绝缘性，当搪玻璃在规定厚度内用20KV高频电火花检查瓷层时，高频电火花不能击穿瓷层。7、耐冲击性：玻璃层的内应力越小，弹性越好，硬度越大，抗弯抗压强度越高，那么耐冲击就越好。8搪玻璃设备的耐温差急变性是指搪玻璃外表或其反侧的金属基体经受突然温度急变的性能。搪玻璃设备耐温差急变温度为：冷急变温度为110℃，热急变温度为120℃。本设计主要介绍制胶搪玻璃反响釜的结构、特点和各个零件的选型原那么。制胶搪玻璃反响釜的根本结构：反响釜、搅拌装置、传动装置、轴封等组成。搅拌装置由搅拌轴和搅拌器组成，靠搅拌轴传动动力，由搅拌器到达搅拌目的。传动装置包括电动机、减速机、机座、联轴器、底座、和活套法兰等附件，它为搅拌器提供搅拌动力和相应的条件。轴封装置为反响釜和搅拌轴间的密封装置，以封住反响釜体内的流体不致泄露。制胶搪玻璃反响釜机械设计的依据：制胶搪玻璃反响釜机械设计是在工艺设计之后进行的。工艺设计所确定的对反响釜的工艺要求是机械设计的依据。反响釜的工艺要求通常包括反响釜的面积、最大工作压力、工作温度、工作介质、腐蚀情况、传热面积、换热方式、搅拌形势、转动及速率、接管方位尺寸确实定等。反响釜中的搅拌器有锚式、框式、浆式、涡轮式，刮板式，组合式，转动机构可采用摆线针轮减速机、无级变速减速机或变频调速等，可满足各种物料的特殊反响要求。密封装置可采用机械密封、填料密封等密封机构。加热、冷却可采用夹套、半管、盘管、米勒板等机构，加热方式有蒸汽、电加热、导热油，以满足耐酸、耐高温、设计磨损、抗腐蚀等不同工作环境的工艺要求。可根据用户工艺要求进行设计、制造。制胶搪玻璃反响釜机械设计大体包括：1确定反响釜的结构形式和尺寸；2选择材料；3计算强度或稳定性；4选择主要零件；5绘制图样；6提出技术要求。反响釜釜体与传热装置搅拌设备常被称作搅拌釜〔或搅拌槽〕，当搅拌设备用作反响器时，又被称为搅拌釜式反响器，有时简称反响釜。釜体的结构型式通常是立式圆筒形，其高径比值主要依据操作容器的装液高径比以及装料系数大小而定。传热方式有两种：夹套式壁外传热结构和釜体内部蛇管联合使用。根据工艺需要，釜体上还需要安装各种工艺接管。所以，反响釜釜体和传热装置设计的主要内容包括釜体的结构和局部尺寸、传热形式和结构、各种工艺接管的安设等。1.1反响釜釜体确定反响釜釜体的直径和高度在搅拌器的操作容积后，首先要选择筒体适宜的长径比〔H/Di〕，以确定筒体直接和高度。选择筒体长径比主要考虑一下两方面因素：长径比对搅拌功率的影响：在转速不变的情况下，PD5(其中D：搅拌器直径；P：搅拌功率〕，P随釜体直径的增大而增大很多，减小长径比只能无谓的损耗一些搅拌功率。一次一般情况下，长径比应该大一点。长径比对传热的影响：当容积一定时H/Di越高越有利于传热。长径比确实定通常采用经验值。表1-1种类罐体物料类型H/Di一般搅拌罐液-固或液-液相物料1-1.3气-液相物料1-2发酵罐类在确定反响釜直径和高度时，还应该根据反响釜操作时所允许的装料程度---装料系数η等予以综合考虑，通常装料系数η可取.如果物料在反响过程中产生泡沫或沸腾状态，η应取较低值，一般为；假设反响状态平稳，可取〔物料粘度大时可取最大值〕。因此，釜体的容积V与操作溶积V0有如下关系：V=V0/η…………………〔1.1〕选取反响釜装料系数η=0.8，由V=V0/η可得设备容积：V=V0/η=2.97/0.8=3.715对液-液相类型选取H/Di=1.3，由公式……〔1.2〕将计算结果圆整至公称直径标准系列，选取筒体直径Di=1600mm，查JB/T4746-2002，DN=1600mm时的标准封头曲面高度h=400mm，直边高度h2=25mm，封头容积Vh=0.5864，内外表积Fh=2.9007，由手册查得每一米高的筒体容积为，外表积。由公式可知筒体高度…〔1.3〕筒体高度圆整为H=2100mm。于是，复核结果根本符合原定范围。确定反响釜夹套的直径和高度Dj可根据罐体内径按下表推荐的数据选取。表1.2夹套直径Dj与罐体直径Di的关系〔mm〕Di500~600700~18002000~3000DjDi+50Di+100Di+200对于筒体内径Di=700~1800mm，夹套内径Dj=Di+100，因此Dj=1600+100=1700mm，符合压力容器公称直径系列。按式……………〔1.4〕取夹套高度Hj=1200mm，那么夹套顶部与釜体法兰间应留有足够的距离：这样便于筒体法兰拆装。验算夹套传热面积：〔查化工设备根底16-516-6得〕夹套传热面积符合传热要求。符号说明—厚度附加量—钢板或铸铁件厚度的负偏差—夹套的腐蚀余量—夹套的内直径—夹套的外直径〔〕—计算压力—夹套的最大允许工作压力—夹套的计算厚度—夹套的有效厚度—夹套的名义厚度—设计温度下圆通材料的需用应力—焊接接头系数—设计温度下材料的弹性模量—许用外压力—容器筒体的实际壁厚,—夹套筒体、封口锥或通道的实际壁厚，夹套类型的选择U型整体夹套，采用封口锥方式与筒体连接夹套的最高工作压力夹套的材料为Q235 B，许用应力夹套的最高工作压力夹套的壁厚的计算所以夹套圆筒的厚度圆整为。夹套圆筒的应力计算夹套圆筒的有效厚度的计算的计算圆筒的应力计算所以应力强度符合要求。夹套圆筒的最大允许工作压力所以夹套圆筒的最大允许工作压力符合要求[1]。夹套试验压力夹套的水压试验所以夹套水压试验压力为0.75。夹套压力试验前的应力校核压力试验前，应按下式校核夹套应力：液压试验时，满足所以夹套试验前得应力校核满足要求。夹套椭圆形封头的计算设计温度下标准椭圆封头的计算厚度的计算那么夹套椭圆形封头厚度圆整为。有效厚度的计算所以夹套封头厚度符合要求。夹套椭圆形封头最大允许工作压力的计算所以夹套椭圆形封头最大允许工作压力符合要求。封口锥所以封口锥的厚度符合要求。封口锥厚度应等于或大于某相接的夹套筒体壁厚那么取等于。1.2确定反响釜内筒的材料和壁厚筒体材料的选用要根据所给相关数据来选取，材料Q235-B的设计压力P≤1.6MP，使用温度为0~350℃，用于壳体时，钢板厚度不大于20mm，不可用于毒性强度为高度和极危害介质的压力容器，还根据本次设计要求，选Q235-B，筒体受内压，取设计压力0.4MP，设计温度为200℃。符号说明—厚度附加量—钢板或铸铁件厚度的负偏差—筒体的腐蚀余量—筒体的内直径—封头曲面深度—筒体的外直径〔〕—计算压力—筒体的最大允许工作压力—筒体的计算厚度—筒体的有效厚度—筒体的名义厚度—设计温度下圆通材料的需用应力—焊接接头系数—系数，查GB150图6—1~表6—9—系数，查图6—3~图6—10.—设计温度下材料的弹性模量—圆筒计算长度—许用外压力内压圆筒壁厚的计算的计算公式适用范围所以该公式适用内压圆筒的计算厚度假设令外压圆筒的计算与校核查GB150得使用下面方法进行外压圆筒的计算假设，那么=椭圆直边段之间的长度加上曲面深度的那么由，、查得：外压或轴向受压圆筒和管子集合参数计算图外压圆筒、管子和球壳厚度计算图。许用外压力的计算那么假设成立，取圆筒的。1.3封头、卡子及密封装置的选择封头的选择椭圆形封头是由半个椭球面和短圆筒组成，直边段的作用是防止封头和圆筒的连接焊缝处出现经向曲率半径突变，以改善焊缝的受力状况。由于封头的椭球局部经线曲率变化平滑连续，故应力分布比拟均匀，且椭圆形封头深度较半球形封头小得多，易于冲压成型，适合中、低压容器。故该搪玻璃反响釜选用椭圆形封头。卡子的选型根据HG/T2054-2007《搪玻璃设备卡子》规定，A型卡子适用于设计温度高于-20℃~200℃，设计压力小于等于1.0MPa的搪玻璃设备，该设备选用法兰高度为110mm。那么h3=110mm，所以选用卡子的型号为AM20[15]。密封装置的选用密封主要有两种：填料密封和机械密封。本设备选用机械密封。机械密封是把转轴的密封面从轴向改为径向，通过动环和静环两个端面的相互贴合，并做相对运动到达密封的装置，又称端面密封。机械密封的泄漏率低，密封性能可靠，功耗小，使用寿命长，在搅拌反响器中得到广泛使用。故本设备选用机械密封作为密封装置。反响釜的传递装置反响釜的传动装置包括电动机、减速机、机架、传动轴、传动轴联轴器、搅拌釜内联轴器、活套法兰、安装底盖、搅拌轴轴封等。反响釜的长动装置通常设置在反响釜的顶盖〔上封头〕上，一般采用立式布置电动机经减速机将转速减至工艺要求的搅拌转速，再通过联轴器带动搅拌轴转速，从而带动搅拌器转动。电动机与减速机配套使用，减速机下设置一机架，安装在反响釜的封头上。考虑到传动装置与轴封装置安装时要求保持一定的同心度以及装卸检修的方便，常在机架下安装一个安装底盖，还在上封头的开口处安装一个活套法兰。2.1减速装置主要形式：目前我国已公布的标准釜用立式减速机，有摆线针齿行星减速机、两级齿轮减速机、三角皮带减速机和谐波减速机四种。摆线针齿星减速机：减速比87~9，转速16~160r/min,功率0.6~30kw。特点是传动效率高，结构紧凑，拆装方便，寿命长，承载能力高，工作平稳，允许正反转。两级齿轮减速机：为两级同中心距并流式斜齿轮减速传动装置。减速比11.6~5.63，转速125~250r/min，功率0.6~30Kw。体积小，效率高，制造本钱低，结构简单，装配检修方便，可以正反转。三角皮带减速机：单级三角皮带传动的减速装置。减速比4.53~2.9，转速320~550r/min，功率0.6~5.5Kw。结构简单，过载打滑，起保护作用，允许反转。谐波减速机：减速比359~90，转速4~16r/min，功率0.6~13Kw。结构简单，重量轻，承载能力高，运转平稳，封闭性好，可用于有防爆要求的场合。查标准《搅拌传动装置系统组合、选用及技术要求》〔HG21563-1995〕以及《釜用立式减速机》，按照搅拌功率和转速选择摆线针齿行星减速机，搅拌转速为85r/min，功率为5.5kw，查标表可知，选用机型号为3，减速比为17的摆线针齿行星减速机，其传动效率为0.9。标定符号为:BLD3-3-17。表2.1釜用立式减速机的根本特性特性减速机类型摆线针齿行星减速机两级齿轮减速机三角皮带减速机谐波减速机减速比范围87-911-64.5-3360-90输出轴转速范围r/min，(配用四级电动机)16-100125-250320-5004-16功率范围kw0.6-300.6-300.6-13效率0.930.91大于0.83主要特点本机为利用少齿内啮合行星传动的减速装置，减速比大，寿命长，故障少，装拆方便，结构紧凑，重量轻，与同功率的涡轮减速机相比，效率高而体积可小一半左右:有取代涡轮减速机的趋向。本机为两级同中心距斜齿轮传动的减速装置，传动比准确，寿命长。本机为单级三角皮带传动的减速装置，结构简单，过载时会产生打滑现象，因此能起平安保护作用，但由于皮带滑动不能保持精确的传动比。本NL为利用行星轮为柔轮的少齿差内啮合行星传动的减速装置,减速比可很大。特性参数功率、按输出轴轴颈面分的机型号、减速比中心距三角皮带型号、根数柔轮分度圆直径应用条件对过载和冲击载荷有较强承受能力，可短期过载75%，允许正反旋转，可用于有防爆要求的车间，与电动机直联供给允许正反旋转，应采用夹壳联轴器或弹性块式联轴器与搅抖轴连接，不允许承受外加轴向载荷，适用于连续搅拌的化工设备，可用于有防爆要求的车间.与电动机直联供给允许正反旋转，一般以夹壳联轴器与搅拌轴连接，搅拌器重量可由本机承受，不能用于有防爆要求的车问，适用于连纯搅拌的化工设备可不需多级传动而用十转速低级的搅拌传动装置，可用于有防爆要求的车间标定符号BLD功率-机型号-减速比BLY机型号-减速比-功率LC-中心距-顺序号P三角皮带型弓根数-顺序号XB柔轮分度圆直径-顺序号标准图号HG5-744-78HG5-745-78HG5-746-78HG5-747-78注:电动机假设采用AJ02(防爆型)型时，在标定符号前加“A"字样，对BJ02(隔爆型)加“B”字样，对J02型电动机那么不加写代号。2.2电动机的根本特性及选用通常电动机与减速及配套供给，设计时可根据反响器应配电机功率、转速、安装形式及防爆要求，选择电动机及配套的减速机。电动机的轴功率校核符号说明—轴封处摩擦损耗功率,—搅拌轴功率,—电动机计算功率,—传动效率轴封处摩擦损耗功率的计算由于该填料密封采用单端面密封那么搅拌轴功率的计算其中搅拌介质选择乳胶聚合那么电动机计算功率的计算由传动类型为摆线针轮行星传动，那么传动装置各零部件的传动效率。那么圆整为2.3机架机架的选用原那么具备以下条件之一者，可选用单支点机架:①减速机输出轴侧的轴承作为一个支点者;②设置底轴承，作为一个支点者:⑧在搅拌容器内设置中间轴承，并能作为一个支点者。本设计中以减速机输出轴侧的轴承作为一个支点者，应选用单支点机架。为了与标准配合，传动轴的轴径选用d=80mm，参考标准〔HG21566-95《搅拌传动装置-单支点机架》〕，选用机架公称直径为300mm,B型单支点机架。结构如以下图:具体尺寸表:表2.2机架尺寸表mm查表可知:传动轴轴径d=80mm时，机架的公称直径取300mm,D1=320mm,D2=400mm,D3=445mm,D4=495mm,D5=530mm,H=1040mm,H1=399mm,螺栓数量为12-M22,轴承型号46219，机架质量137kg,又由表查得:单支点机架的支点轴承间距L=690mm。机架的标记为:HG21566-1995机架B300-80。2.4传动轴为了与标准配合，传动轴的轴径选用d=80mm，材料为Q235-B，并且在轴的外外表加一玻璃层，以提高其耐腐蚀性。传动轴采用上装式，传动轴釜外轴头形式为D型，即釜外联轴器为带短节联轴器。传动轴釜外轴头形式如下:查表可知:传动轴轴径d=80mm，上端轴径d1=65mm,釜内轴长L=550mm,下端轴径d2=80mm。传动轴的标记为:HG21568-1995BSD300-80/550-Q235-B。2.5联轴器带短节联轴器用于搅拌机传动装置的减速机输出轴与传动轴的连接，并在拆卸联轴器的短节之后，能在不撤除减速机和机架的条件下，装拆机架的中间支点、轴承箱和轴封。因此釜外联轴器选用带短节联轴器。查表《带短节联轴器的形式及与机架、传动轴的配套》可选用B型带短节联轴器。如以下图:带短节联轴器轴孔与轴的配合代号为H7/m6。减速机输出轴的轴孔直径，即上半联轴孔径为80mm，传动轴的上端轴孔，即下半联轴孔径直径为65mm，材料为ZG270-500的B型带短节联轴器，其标记为:HG21569.1-95联轴器B90/75-ZG。第三章反响釜的搅拌装置搅拌装置由搅拌器、搅拌轴及其支撑组成。电动机驱动搅拌轴上的搅拌器以一定的方向和转速旋转，使静止的流体形成对流循环，并维持一定的湍流强度，从而到达加强混合、提高传热和传质速率的目的。3.1搅拌器搅拌器又称搅拌桨或搅拌叶轮，是搅拌反响器的关键部件，其功能是提供过程所需的能量和适宜的流动状态。其类型分为:推进式、浆式、涡轮式、锚式、框式、螺杆式、螺带式等，搅拌器选型时，主要考虑:具有显著的搅拌效果，特别是对多相反响。搅拌所消耗的能量应尽可能小。保证从反响器壁或侵入式热交换装置到反映混合物能有高的给热系数。3.1.1搅拌器的选择按搅拌器类型和适用条件选型:对低粘度流体的混合，推进式搅拌器由于循环能力强，动力消耗小，可应用到很大容积的釜中;涡轮式搅拌器应用最广，各种搅拌操作都适用，但流体粘度不超过50Pa}s;桨式搅拌器结构简单，在小容积的流体混合币应用较广，对大容积的流体混合，那么循环能力缺乏;对于高粘度流体的混合以锚式、框式、螺杆式、螺带式更为适宜。本设计的搅拌器选择不带挡板的框式搅拌器。表4-1搅拌器型试选择搅拌器型式流动状态搅拌目的搅拌容器容积/m3转速范围/(r/min)最高粘度/(Pa.s)对流循环湍流扩散剪切流低粘度混合高粘度液混合反响分散溶解固体悬浮气体吸收结晶传热液相反响涡轮式●●●●●●●●●●●●1-10010-30050桨式●●●●●●●●●●1-10010-30050推进式●●●●●●●●●1-100010-5002折叶开启涡轮式●●●●●●●●1-100010-30050布鲁马●●●●●●●1-10010-30050金式锚式●●●1-1001-100100螺杆式●●●1-500.5-50100螺带式●●●1-500.5-50100注:有●者为可用:空白者不详或不合用。3.1.2搅拌器的强度计算符号说明—搅拌器强度计算时的设计功率，—每个桨叶强度计算时设计功率,—轴上相同搅拌器的层数—搅拌器的桨叶数，选择的是框式搅拌器，那么桨叶数为4—I-I断面上弯矩,—由扭矩在I-I断面上增加的弯矩,—I-I断面上的扭矩,—I-I断面的抗弯截面系数—I-I断面弯曲应力,—桨叶的厚度图1框式搅拌器搅拌器强度计算时的设计功率每个桨叶强度计算时设计功率框式搅拌器I-I断面上弯矩的计算桨叶垂直方向悬臂高度查表得：桨叶总高度搅拌器半径搅拌器叶根半径那么桨叶垂直方向悬臂高度H1按一下公式计算：搅拌器横梁宽度中心线至椭圆形叶宽中心线的距离按下式计算：[3]。系数a的计算I-I断面上的扭矩的计算由扭矩在I-I断面上增加的弯矩按的计算I-I断面的抗弯截面系数的计算I-I断面弯曲应力所以I-I断面弯曲应力符合要求。框式搅拌器=2\*ROMANII-=2\*ROMANII断面的计算=2\*ROMANII-=2\*ROMANII断面的弯矩=2\*ROMANII-=2\*ROMANII断面上的弯曲应力=2\*ROMANII-=2\*ROMANII断面的抗弯断面模数=2\*ROMANII-=2\*ROMANII断面上的弯曲应力应满足：所以=2\*ROMANII-=2\*ROMANII断面上的弯曲应力符合要求[7]。3.2搅拌轴3.2.1揽拌轴的材质及加工要求搅拌轴工作时，主要受扭转、弯曲和冲击作用，故对轴的材质应有足够的强度、刚度和韧性。本设计转速较低，搅拌轴可用合金钢Q235-B，又因为设计中介质的腐蚀性较强，外加一层搪玻璃层以提高搅拌轴的耐腐蚀性。搅拌轴直径确实定及强度计算符号说明—悬臂轴两支点间〔跨间〕的距离，；—设计最终确定的实心轴轴径或空心轴外径，；—设计最终确定的密封部位实心轴轴径或空心轴外径，；—按扭转变形计算的传动侧轴承处实心轴轴径或空心轴外径，；—按强度计算的悬臂轴搅拌侧轴承处实心轴轴径或空心轴外径；强度计算的单跨轴跨间段实心轴轴径或空心轴外径，；—悬臂轴跨间段实心轴轴径或空心轴外径，；—悬臂轴段跨间段实心轴轴径或空心轴外径，；—轴材料的弹性模量，；—搅拌轴及各层圆盘〔搅拌器及附件〕组合重心处的许用偏心距；—搅拌轴及各层圆盘〔搅拌器及附件〕组合重心处质量偏心引起的离心力，；—第个搅拌器上的流体径向力，；—轴材料剪切弹性模量，(合金钢)—悬臂轴跨间轴段的惯性矩，；—悬臂轴悬臂轴段〔实心或空心〕的惯性矩，；—1～个圆盘〔搅拌器及附件〕的每个圆盘悬臂长度〔对于悬臂轴〕或1～个圆盘〔搅拌器及附件〕的每个圆盘至传动侧轴承的距离〔对于单跨轴〕，；—搅拌轴及各层圆盘〔搅拌器及附件〕组合重心离搅拌侧轴承的距离〔对于悬臂轴〕或搅拌轴及各层圆盘〔搅拌器及附件〕组合重心离传动侧轴承的距离〔对于单跨轴〕，；—轴上弯矩总和，；—由轴向推力引起作用于轴的弯矩，；—按传动装置的效率计算的搅拌轴传递扭矩，；—轴传递的最大转矩，—由径向力引起作用于轴的弯矩，；—固定在搅拌轴上的圆盘〔搅拌器及附件〕数；、……—圆盘〔搅拌器及附件〕1、2……的质量，；、……—圆盘〔搅拌器及附件〕1、2……的有效质量，；—悬臂轴段轴的质量—悬臂轴段轴的有效质量，；—悬臂轴及各层圆盘〔搅拌器及附件〕的组合质量，；—空心轴内径与外径的比值；—轴的转速，；—轴的一阶临界转速，；—电动机额定功率，；5.5—轴封处摩擦损耗功率，；—设备内的设计压力，；—相当质量的折算点；—传动侧轴承游隙，；—悬臂轴搅拌侧轴承或单跨轴末端轴承游隙，；—单跨轴段或悬臂轴段轴有效质量的相当质量，；、……—、……的相当质量，；—在点所有相当质量的总和，；—搅拌轴轴线与安装垂直线的夹角，〔°〕—第个搅拌器叶片倾斜角〔°〕—轴的扭转角，；—由轴承径向游隙引起在轴上离轴承距离处的径向位移，；—由流体径向作用力引起在轴上离轴承距离处的径向位移；—由组合质量偏心引起在轴上离轴承处产生的径向位移，；—离轴承距离处轴的径向总位移，；—悬臂轴段惯性矩与跨间轴段惯性矩的比值—搅拌物料的密度，；—轴材料的密度，；—轴上所有搅拌器其对应编号之和。—传动装置效率，0.9按扭转变形计算搅拌轴的轴径搅拌轴受转矩和弯矩的联合作用，扭转变形过大会造成轴的振动，使轴封失效，因图2搅拌轴受力图此应将轴单位长度最大扭转角限制在允许的范围内，轴转矩的刚度条件为轴传递的最大转矩的计算空心轴内径与外径的比值的计算搅拌轴直径的计算—许用扭转角，对于悬臂梁。故搅拌轴的直径为那么取符合要求。按临界转速校核搅拌轴的直径搅拌轴有效质量的计算对于带框式搅拌器的刚性轴，其有效质量等于轴自身的质量。悬臂轴两支点间距离的计算第一个搅拌器悬臂长度的计算搅拌轴的有效质量的计算合金钢那么：对于悬臂轴圆盘有效质量的计算①柔性轴以及带锚式和框式搅拌器的刚性轴的圆盘有效质量等于圆盘自身的质量，即：②轴及搅拌器的有效质量在点的等效质量之和的计算③惯性矩的计算④一阶临界转速的计算合金弹性模量那么那么所以临界转速符合要求按强度计算搅拌轴的直径轴上扭矩的计算径向力引起的轴上弯矩的计算流体径向力系数的计算式中—根本流体径向力系数，—物料粘度修正系数—搅拌容器内平直挡板数的修正系数—搅拌器偏心安装的修正系数—搅拌容器内件的修正系数搅拌器功率产生的扭矩的计算搅拌器上的流体径向力的计算—搅拌器的直径，，查标准得，那么：搅拌轴与各层搅拌器的组合质量的计算搅拌轴及各层圆盘〔搅拌器及附件〕组合重心处许用偏心距的计算平衡精度等级，取那么：搅拌轴与搅拌器质量偏心引起的离心力的计算—对刚性轴初值取0.5那么：对于悬臂轴搅拌轴与各层搅拌器组合重心离轴承的距离的计算径向力引起的轴上弯矩的计算轴上扭矩和弯矩同时作用时的当量扭矩的计算的粗略计算当或轴上所有搅拌器时，取那么轴上扭矩和弯矩同时作用时的当量扭矩的计算轴材料的许用剪切应力的计算—轴材料的抗拉强度，受强度控制的轴径的计算MA的精确计算按上述粗略求得后，再按下述方法求精确计算段长度的计算回转半径的计算轴承型式系数轴的压缩屈服限回转半径由于那么当量长度为的轴与搅拌器重力总和的计算作用在搅拌轴上的轴向合力的计算—流体作用在搅拌器的轴向推力，由轴向推力引起作用于轴上的弯矩按下式计算那么返回重新取轴上弯矩总和按下式计算轴上扭矩和弯矩同时作用是的当量扭矩按下式计算受强度控制的轴径按下式计算那么取符合要求。按轴封处允许径向位移验算轴径由轴径，轴承型式为滚动轴承那么轴承径向游隙为对于悬臂轴，因轴承径向游隙,所引起的轴上任意点离轴承距离位移的计算由流体径向作用所引起的轴上任意点离轴承处位移的计算其中悬臂轴段惯性矩与跨间轴段惯性矩比值那么由搅拌轴与搅拌器组合质量偏心引起的离心力在轴上任意点离轴承距离处产生的位移的计算由对于刚性轴总位移按下式计算查得：验算应满足以下条件符合要求。第四章反响釜的轴封装置反响釜中介质的泄漏会造成物料浪费并污染环境，易燃、易爆、剧毒、腐蚀，介质的泄漏会危及人身平安和设备平安，因此选择合理的密封装置是非常重要的，为了防止介质从传动轴与封头之间的间隙泄漏而设置的密封装置为轴封装置。4.1轴封装置的选用原那么机械密封:机械密封是一种旋转机械的油封装置。比方离心泵、离心机、反响釜和压缩机等设备。由于传动轴贯穿在设备内外，这样，轴与设备之间存在一个圆周间隙，设备中的介质通过该间隙向外泄露，如果设备内压力低于大气压，那么空气向设备内泄露，因此必须有一个阻止泄露的轴封装置。轴封的种类很多，由于机械密封具有泄漏量少和寿命长等优点，所以当今世界上机械密封是在这些设备最主要的轴密封方式。机械密封又叫端面密封，在国家有关标准中是这样定义的:“由至少一对垂直于旋转轴线的端面在流体压力和补偿机构弹力(或磁力)的作用以及辅助密封的配合下保持贴合并相对滑动而构成的防止流体泄漏的装置。”①密封介质为易燃、易爆、有毒物料，可选机械密封，介质压力高时(>0.6Mpa)，选用平衡型双端面机械密封;介质压力低时(<0.6Mpa)选用非平衡型双端面机械密封或非平衡性单端面密封。②被密封介质为一般物料，选用单端面机械密封，介质压力高时(>0.6Mpa)，选用平衡型机械密封;介质压力低时(<0.6Mpa)，选用非平衡型机械密封。③密封要求高时，搅拌轴和传动轴承受较大的径向力时，应选用带内置轴承的机械密封，但机械密封的内置轴承不能作为轴的支点。④机械密封的运转温度T>80℃时，搅拌轴的圆周线速度v>1.5m/s时，机械密封应配置循环保护系统。(按HG21572-95)填料密封:填料密封又称为压紧填料(GlandPackings〕密封，俗称盘根密封。盘根密封是最古老的一种密封结构，在我国古代的提水机械中，就是用填塞棉纱的方法来堵住泄漏的，世界上最早出现的蒸汽机也是采用这种密封形式的。而19世纪石油和天然气开采技术的生产与开展，使填料密封的材料有了新的开展。到了20世纪，填料密封因其结构比拟简单，价格不贵，来源广泛而获得许多工业部门的青睐。填料密封主要用于机械行业中的过程机器和设备运动局部等动密封，比方离心泵、压缩机、真空泵、搅拌机、反响釜的转轴密封和往复泵、往复式压缩机的柱塞或活塞杆，以及做螺旋运动阀门的阀杆与固定机体之间的密封。①被密封介质为一般物料，介质压力中等，选用填料密封。②介质压力低，密封要求不高时，选用一般石棉或浸渍石棉填料的填料密封箱。③介质压力中等，密封要求较高时，选用高性能填料并组配循环保护系统中的流程图。4.2机械密封原理当轴转动时，搅拌轴带动弹簧座、弹簧垫板、动环等零件一起旋转。由于弹簧力的作用，动环紧紧压在静环上，静环静止不动，这样动环和静环相接触的环形断面就阻止了介质的泄漏。4.3填料密封原理填料装入填料腔以后，经压盖螺丝对它作轴向压缩，当轴与填料有相对运动时，由于填料的塑性，使它产生径向力，并与轴紧密接触。与此同时，填料中浸渍的润滑剂被挤出，在接触面之间形成油膜。由于接触状态并不是特别均匀的，接触部位便出现“边界润滑”状态，称为“轴承效应”;而未接触的四部形成小油槽，有较厚的油膜，接触部位与非接触部位组成一道不规那么的迷宫，起阻止液流泄漏的作用，此称“迷宫效应”。这就是填料密封的机理。显然，良好的密封在于维持“轴承效应”和“迷宫效应”。也就是说，要保持良好的润滑和适当的压紧。假设润滑不良，或压得过紧都会油膜中断，造成填料与轴之间出现干摩擦，最后导致烧轴和出现严重磨损。为此，需要经常对填料的压紧程度进行调整。以便填料中的润滑剂在运行一段时间流失之后，再挤出一些润浴剂，同时补偿填料因体积变化所造成的压紧力松弛。显然，这样经常挤压填料，最终将使浸渍枯竭，所以定期更换填料是必要的。此外，为了维持液膜和带走摩擦热，有意让填料处有少量泄露也是必要的。4.4机械密封与填料密封的比照密封可靠，在较长的试用期中不会泄露，清洁，无死角，可以防止杂菌污染。使用寿命长，正确选择摩擦负荷比压的机械密封可以使用2-5年，最长有用到9年。维修周期长，在正常的使用情况下，不需要维修。轴或轴套不受磨损。摩擦功耗少，一般约为填料密封的10%-15%。机械密封对轴精度和光洁度没有填料密封要求那么严格，对旋转轴的振摆和轴对壳体孔的偏移不敏感，对轴的震动敏感性小。适用范围广，能适用低温，高温，高真空，高压，各种转速以及腐蚀性，磨损性，易燃，易爆，有毒介质的密封。鉴于轴封装置的选用原那么以及本设计中介质为有毒物质，所以选用轴向双端面非平衡型机械密封2005型(带内置轴承)，以保证轴封的严密性。4.5机械密封及其循环保护系统的选择机械密封主要部件:动环和静环。辅助密封件:密封圈(有O形、X形、U形、楔形、矩形柔性石墨、PTFE包覆橡胶O圈等〕。弹力补偿机构:弹簧、推环。传动件:弹簧座及键或各种螺钉。查表根据压力、温度选择其型式，根据传动轴轴径选取d=60mm，其他外形尺寸可查标准HG21571-1995得到双端面飞平衡性机械密封2005结构如以下图：选择机械密封的循环保护系统根据《过程设备机械设计》标表34-3推荐选用表根据压力等级1.6MPa，介质温度大于80℃可选择循环保护系统流程3。4.6耳座计算符号说明—支座本体允许载荷，—支座承受的实际载荷，—地震影响系数—偏心载荷，—偏心距，—设置地区根本风压—地震载荷，—风载荷，—支座处圆筒所受支座弯矩，—耳座的数目选型选用个支座，，支座本体允许载荷。假设：地震设防烈度为，那么地震影响系数偏心载荷为，偏心距设置地区根本风压为计算支座承受的实际载荷Q地震载荷的计算风载荷的计算〔按设备质心高度为取值，地面粗糙度类别选择，离地面距离取〕那么水平力的计算安装尺寸的计算实际载荷的计算所以满足支座本体允许载荷要求。计算支座处圆筒所受支座弯矩筒体有效厚度根据和查得由于,那么支座满足要求。反响釜开孔补强计算5.1人孔M的开孔补强计算补强及补强方法判别补强判别：允许不另行补强的最大接管外径为。本开孔弦长为故需要另行考虑其补强[12]。②补强计算方法判别开孔直径本凸形封头开孔直径，满足等面积法开孔补强计算的适用条件，故可用等面积补强法进行开孔补强计算[8]。开孔所需补强面积①封头计算厚度由于椭圆形封头中心区域开孔，所以封头计算厚度按下式计算确定封头材料为,那么式中〔查GB150得〕。开孔所需补强面积强度削弱系数，，接管有效厚度为。开孔所需补强面积按下式计算有效补强范围①.有效宽度按下式计算故。②有效高度ⓐ外侧有效高度按下式计算故ⓑ内侧有效高度h2按下式计算故。有效补强面积①封头多余金属面积封头的有效厚度封头多余金属面积按下式计算②接管多余金属面积接管计算厚度接管多余金属面积按下式计算③有效补强面积因所以此开孔不需另行补强[19]。5.2温度计套管口T的开孔补强计算由查得：补强及补强方法判别①补强判别允许不另行补强的最大接管外径为。本开孔外径为,故需要另行考虑其补强。②补强计算方法判别接管内径(画CAD图测量得出)开孔直径本凸形封头开孔直径，满足等面积法开孔补强计算的适用条件，故可用等面积补强法进行开孔补强计算。开孔所需补强面积①封头计算厚度由于椭圆形封头中心区域开孔，所以封头计算厚度按下式计算确定式中〔查GB150得〕。②.开孔所需补强面积强度削弱系数，，接管有效厚度为。开孔所需补强面积按下式计算有效补强范围①有效宽度按下式计算故。②有效高度ⓐ外侧有效高度按下式计算故。ⓑ内侧有效高度按下式计算故。有效补强面积①封头多余金属面积封头的有效厚度封头多余金属面积按下式计算②接管多余金属面积接管计算厚度接管多余金属面积按下式计算③有效补强面积因所以此开孔不需另行补强。5.3搅拌孔a的补强计算由查得：补强及补强方法判别①补强判别允许不另行补强的最大接管外径为。本开孔外径为,故需要另行考虑其补强。②补强计算方法判别开孔直径本凸形封头开孔直径，满足等面积法开孔补强计算的适用条件，故可用等面积补强法进行开孔补强计算。开孔所需补强面积①封头计算厚度由于椭圆形封头中心区域开孔，所以封头计算厚度按下式计算确定式中〔查GB150得〕。②开孔所需补强面积强度削弱系数，，接管有效厚度为。开孔所需补强面积按下式计算有效补强范围①有效宽度按下式计算故。②有效高度ⓐ外侧有效高度按下式计算故ⓑ内侧有效高度按下式计算故。有效补强面积①封头多余金属面积封头的有效厚度封头多余金属面积按下式计算②接管多余金属面积接管内径接管计算厚度接管多余金属面积A2按下式计算③有效补强面积因所以此开孔不需另行补强。5.4放料口f的补强计算由查得：补强及补强方法判别①补强判别允许不另行补强的最大接管外径为。本开孔外径为,故需要另行考虑其补强。②补强计算方法判别开孔直径本凸形封头开孔直径，满足等面积法开孔补强计算的适用条件，故可用等面积补强法进行开孔补强计算。开孔所需补强面积①封头计算厚度由于椭圆形封头中心区域开孔，所以封头计算厚度按下式计算确定式中〔查GB150得〕。②开孔所需补强面积强度削弱系数，，接管有效厚度为。开孔所需补强面积按下式计算有效补强范围①有效宽度按下式计算故。②有效高度ⓐ外侧有效高度按下式计算故ⓑ内侧有效高度按下式计算故。有效补强面积①封头多余金属面积封头的有效厚度封头多余金属面积按下式计算②接管多余金属面积接管内径接管计算厚度接管多余金属面积A2按下式计算③有效补强面积因所以此开孔不需另行补强。第六章主要技术要求6.1材料方面Q235B板材正火状态交货，按批进行机械性能和按炉进行化学成分复检。Q235B钢板应做0℃时的低温夏比〔V型缺口〕冲击试验，三个纵向标准值试样的冲击功平均值不小于34J。10钢板材正火状态交货，应做-20℃时的低温夏比〔V型缺口〕冲击试验，三个纵向标准值试样的冲击功平均值不小于31J。6.2焊接方面按JB/T4709-2000规定，低温型低合金钢相同钢号相焊选用焊接材料应保证焊缝金属的力学性能高于或等于相应母材标准规定下限值，或满足图样规定的技术条件。手工电弧焊选用焊条牌号：J507〔E5015〕，自动焊焊丝：H08MnA，焊剂：HJ401-H08A。6.3焊缝无损探伤容器及夹套内A、B 类每条焊缝长度的20%〔不少于250mm〕X射线检测技术AB级，接头质量符合JB/T4730.2-2005Ⅲ级合格，上接环与夹套组装的对接接头按JB/T4730.2-2005做100%磁粉检测，Ⅰ级为合格。结语搪玻璃的生产和应用历史已经很悠久，搪玻璃是由非金属无机物质在高温条件下采用搪瓷的方法，施涂在金属基体材料上而形成的一种玻璃状瓷层，并与金属紧密结合的制品，具有金属材料的强度和刚度，非金属无极物质的美观、光滑、耐腐蚀等特点。搪玻璃容器是含硅量高的搪玻璃釉通过900℃左右的屡次高温煅烧，使搪玻璃密着于金属基体外表而制成。搪玻璃层的厚度一般为0.8～1.5mm。由于搪玻璃层金属的保护，使搪玻璃容器具有优良的耐腐蚀性能，并能防止某些介质与金属离子发生作用而污染物品。本次设计中从釜体的结构设计到传动装置、搅拌装置等的设计过程，都遇到大大小小的问题，但在不断的检查验算之后，都得到了比拟满意的结果，这让我从中又深刻的学习了各种知识，除了设计的过程，还有在绘图中的进步，CAD的应用虽然以前也实践过，但是那些都不能真正的让自己了解这个绘图软件，经过反复的实践后，绘图已经不成问题，所以通过这次比拟完整的搪玻璃反响釜的设计，我不再只是局限于对理论知识的了解，而是对整个过程的熟知，在不断的更改中，设计也在不断的完善中，这即到达了本次设计对学生知识的考察，也让学生对理论的实践做了更好的诊释，虽然只局限于对容器的设计，其使用过程和维护过程还不能更好的了解，但是在设计的过程中，也会考虑到以后使用过程的各种范围，能让容器符合设计要求。无论是论文或者是设计，即使在屡次的更改后，也会有诸多缺乏等待改良，更何况是我们的毕业设计，我的设计中肯定会有各种各样的缺陷。但是，我确实得到了不同的进步，对于其他的缺乏，我想我会不断的改良。这次设计的完成是我大学四年的一次学习表达，虽然不是完美的连释，虽然不能为社会做什么奉献，但是这是一次珍贵的经验，我会认真的吸取教训，使得自己更加优秀，希望各位老师监督指教!参考文献[1]郑津洋等.过程设备设计(第三版)[M]，北京：化学工业出版社，2005.5[2]潘红良等.过程设备机械设计[M]，上海：华东理工大学出版社，2006.7[3]贺匡国.化工容器及设备简明设计手册(第二版)[M]，北京：化学工业出版社2002.4[4]王凯等.化工设备设计全书-搅拌设备，北京:化学工业出版社，2003.8[5]朱思明等北工设备机械根底[M]，上海:华