小型搅拌器三维造型设计及关键零部件工艺设计

单位代码 0 2 学 号 080105650 分 类 号 TH6 密 级 毕 业 设 计 说 明 书小型搅拌器三维设计及关键零部件工艺分析院 （ 系 ） 名 称工 学 院 机 械 系专 业 名 称 机 械 设 计 制 造 及 其 自 动 化学 生 姓 名 杜 炳指 导 教 师 杨 汉 嵩2012 年 5 月 6 日黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 I 页小型搅拌器三维设计及关键零部件工艺分析摘要搅拌设备使用历史悠久，应用范围广。在化学工业、石油工业、建筑行业等等传统工业中均有广泛的使用。搅拌操作看来似乎简单，但实际上，它所涉及的内容却极为广泛。本文介绍了小型搅拌器设计的基本思路和基本理论，分析了搅拌器的基本结构及其相关内容及搅拌器的运动和其动力装置。通过对搅拌器的基本设备的描述和对其基本工作原理、作用和功能等相关文献的参考，从而对小型搅拌器的设计加以综述。用 pro/e 设计软件对搅拌器的零部件和整体进行三维设计。并对关键的零部件进行了工艺分析。关键词：传动装置，联轴器，支承装置，电动机，减速器黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 II 页The 3D Design of Small Blender and the Process analysis for the Key componentsAuthor:Du BingTutor:Yang HansongAbstractThe equipment of pulsator have a long history and are used in most areas. meawhile pulsator are used in tradition industry such as chemistry industry，petroleum industry，architecture industry and so on. The operation of mix round looks as if simpleness，but actually， the ingredient it involved are plaguy complexity. Tht text introduces the basic consider way and the basic theoretics of small pulsator design，and analyzed the basic configuration of pulsator and interfix content and analyzed the athletics and motivity equipment of pulsator.Overpass describe the basic fixture of pulsator and consult its basic employment principle，function and operation，thereby summarize the design of small pulsator. Using Pro/e software to draw a stirrer on the components and the overall three-dimensional image. And the analysis of key parts of the process.Key word: Gearing，Join shaft ware，Bearing device，Electromotor，Reducer黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 III 页目 录1 绪论 .11.1 搅拌设备应用及作用 .11.2 搅拌物料的种类及特性 .11.3 搅拌装置的安装形式 .21.4 毕业设计的意义 .32 搅拌器罐体结构设计 .42.1 罐体的尺寸确定及结构选型 .42.2 内筒体及夹套的壁厚计算 .52.3 搅拌器的选型 .73 传动装置选型 .93.1 选择电动机功率 .93.2 确定电动机转速 .93.3 减速器的选择 .93.4 确定传动装置的总传动比和分配传动比 .103.5 计算传动装置的运动和动力参数 .104 传动系统的总体设计 .124.1 高速级直齿轮传动的设计计算 .124.2 低速级直齿轮传动的设计计算 .164.3 用 pro/e 绘制齿轮的三维图形 .204.4 圆柱齿轮的加工工艺分析 .255 减速器轴及轴承装置、键的设计 .275.1 高速轴及其轴承装置、键的设计 .275.2 中间轴及其轴承装置、键的设计 .345.3 低速轴及其轴承装置、键的设计 .405.4 用 pro/e 绘制轴承的三维图形 .466 搅拌轴的设计与校核 .496.1 轴的结构 .496.2 轴的材料 .49黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 IV 页6.3 搅拌轴的计算 .506.4 搅拌轴的形位公差和表面粗糙度要求 .506.5 轴径的最后确定 .506.6 轴轴的加工工艺分析 .517 搅拌器附件的选择 .537.1 搅拌器的轴封装置 .537.2 结构选择及计算 .547.3 液体进料管 .557.4 设备支座的选择 .55结论 .57致谢 .58参考文献 .59附录 .60附录 A 齿轮的加工工艺过程 .60附录 B 轴的加工工艺过程 .61黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 1 页1 绪论搅拌可以使两种或多种不同的物质在彼此之中互相分散，从而达到均匀混合；也可以加速传热和传质过程。在工业生产中，搅拌操作时从化学工业开始的，围绕食品、纤维、造纸、石油、水处理等，作为工艺过程的一部分而被广泛应用。搅拌操作分为机械搅拌与气流搅拌。气流搅拌是利用气体鼓泡通过液体层，对液体产生搅拌作用，或使气泡群一密集状态上升借所谓上升作用促进液体产生对流循环。与机械搅拌相比，仅气泡的作用对液体进行的搅拌时比较弱的，对于几千毫帕秒以上的高粘度液体是难于使用的。但气流搅拌无运动部件，所以在处理腐蚀性液体，高温高压条件下的反应液体的搅拌时比较便利的。在工业生产中，大多数的搅拌操作均系机械搅拌，以中、低压立式钢制容器的搅拌设备为主。搅拌设备主要由搅拌装置、轴封和搅拌罐三大部分组成。1.1 搅拌设备应用及作用搅拌设备在工业生产中的应用范围很广，尤其是化学工业中，很多的化工生产都或多或少地应用着搅拌操作。搅拌设备在许多场合时作为反应器来应用的。例如在三大合成材料的生产中，搅拌设备作为反应器约占反应器总数的 99%。 。搅拌设备的应用范围之所以这样广泛，还因搅拌设备操作条件（如浓度、温度、停留时间等）的可控范围较广，又能适应多样化的生产。搅拌设备的作用如下：使物料混合均匀；使气体在液相中很好的分散；使固体粒子（如催化剂）在液相中均匀的悬浮；使不相溶的另一液相均匀悬浮或充分乳化；强化相间的传质（如吸收等） ；强化传热。搅拌设备在石油化工生产中被用于物料混合、溶解、传热、植被悬浮液、聚合反应、制备催化剂等。例如石油工业中，异种原油的混合调整和精制，汽油中添加四乙基铅等添加物而进行混合使原料液或产品均匀化。化工生产中，制造苯乙烯、乙烯、高压聚乙烯、聚丙烯、合成橡胶、苯胺燃料和油漆颜料等工艺过程，都装备着各种型式的搅拌设备。1.2 搅拌物料的种类及特性搅拌物料的种类主要是指流体。在流体力学中，把流体分为牛顿型和非牛顿型。非牛顿型流体又分为宾汉塑性流体、假塑性流体和胀塑性流体。在搅拌设备中由于搅拌器的作用，而使流体运动。黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 2 页1.3 搅拌装置的安装形式搅拌设备可以从不同的角度进行分类，如按工艺用途分、搅拌器结构形式分或按搅拌装置的安装形式分等。以下仅就搅拌装置的各种安装形式进行分类说明。(1)立式容器中心搅拌将搅拌装置安装在立式设备筒体的中心线上，驱动方式一般为皮带传动和齿轮传动，用普通电机直接联接。一般认为功率 3.7kW 一下为小型，5.522kW 为中型。(2)偏心式搅拌搅拌装置在立式容器上偏心安装，能防止液体在搅拌器附近产生“圆柱状回转区” ，可以产生与加挡板时相近似的搅拌效果。搅拌中心偏离容器中心，会使液流在各店所处压力不同，因而使液层间相对运动加强，增加了液层间的湍动，使搅拌效果得到明显的提高。但偏心搅拌容易引起振动，一般用于小型设备上比较适合。(3)倾斜式搅拌为了防止涡流的产生，对简单的圆筒形或方形敞开的立式设备，可将搅拌器用甲板或卡盘直接安装在设备筒体的上缘，搅拌轴封斜插入筒体内。此种搅拌设备的搅拌器小型、轻便、结构简单，操作容易，应用范围广。一般采用的功率为 0.122kW，使用一层或两层桨叶，转速为 36300r/min，常用于药品等稀释、溶解、分散、调和及 pH 值的调整等。(4)底搅拌搅拌装置在设备的底部，称为底搅拌设备。底搅拌设备的优点是：搅拌轴短、细，无中间轴承；可用机械密封；易维护、检修、寿命长。底搅拌比上搅拌的轴短而细，轴的稳定性好，既节省原料又节省加工费，而且降低了安装要求。所需的检修空间比上搅拌小，避免了长轴吊装工作，有利于厂房的合理排列和充分利用。由于把笨重的减速机装置和动力装置安放在地面基础上，从而改善了封头的受力状态，同时也便于这些装置的维护和检修。底搅拌虽然有上述优点，但也有缺点，突出的问题是叶轮下部至轴封处的轴上常有固体物料粘积，时间一长，变成小团物料，混入产品中影响产品质量。为此需用一定量的室温溶剂注入其间，注入速度应大于聚合物颗粒的沉降速度，以防止聚合物沉降结块。另外，检修搅拌器和轴封时，一般均需将腹内物料排净。(5)卧式容器搅拌搅拌器安装在卧式容器上面，壳降低设备的安装高度，提高搅拌设备的抗震性，黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 3 页改进悬浮液的状态等。可用于搅拌气液非均相系的物料，例如充气搅拌就是采用卧式容器搅拌设备的。(6)卧式双轴搅拌搅拌器安装在两根平行的轴上，两根轴上的搅拌叶轮不同，轴速也不等，这种搅拌设备主要用于高黏液体。采用卧式双轴搅拌设备的目的是要获得自清洁效果。(7)旁入式搅拌旁入式搅拌设备是将搅拌装置安装在设备筒体的侧壁上，所以轴封结构是罪费脑筋的。旁入式搅拌设备，一般用于防止原油储罐泥浆的堆积，用于重油、汽油等的石油制品的均匀搅拌，用于各种液体的混合和防止沉降等。(8)组合式搅拌有时为了提高混合效率，需要将两种或两种以上形式不同、转速不同的搅拌器组合起来使用，称为组合式搅拌设备。1.4 毕业设计的意义通过本次毕业设计，我们对搅拌器有了完整的了解和深刻认识。而且学会把所学知识有效的用运到解决实际问题中的能力，不仅对课本所学知识有了更深层次的掌握，同时提高了自己解决实际问题的能力。学会了更好的查阅相关资料，为以后打下良好基础。本次毕业设计使我们受益匪浅，通过研究解决一些工程技术问题，各方面的能力均有提升。黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 4 页2 搅拌器罐体结构设计2.1 罐体的尺寸确定及结构选型(1)筒体及封头型式选择圆柱形筒体，采用标准椭圆形封头(2)确定内筒体和封头的直径搅拌罐类设备长径比取值范围是 12，综合考虑罐体长径比对搅拌功率、传热以及物料特性的影响选取 /2.0iHD根据工艺要求，装料系数 ，罐体全容积 m3，罐体公称容积（操作时盛71v装物料的容积） 。.1vg初算筒体直径 iiDHV423igiD即 340.7.86.12i m圆整到公称直径系列，去 。封头取与内筒体相同内经，封头直边高度90DN，mh25(3)确定内筒体高度 H当 时，查化工设备机械基础表 16-6 得封头的容积290,5DNhmv=0.1113m3，取224(1.3).980iVvH1.4Hm核算 与/iD，该值处于 之间，故合理。1.409.56i12黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 5 页220.70.69 91434ggiVDHv该值接近 ，故也是合理的。0.7(4)选取夹套直径内筒径,iDm5067018203夹套 j iDiDiD表 2-1 夹套直径与内通体直径的关系由表 2-1，取 。10910ji m夹套封头也采用标