毕业设计（论文）-2m3染料搅拌器的设计.doc

南华大学机械工程学院毕业设计1 前言1.1搅拌设备的用途和对象化学工艺过程的种种化学变化，是以参加反应物质的充分混合为前提的。对于加热，冷却和液体萃取以及气体吸收等物理变化过程，也往往要采用搅拌设备才能得到好的效果。搅拌可加速化工过程的传热和传质,搅拌设备在许多场合是作为反应器来应用的。在石油化工设备中广泛运用。搅拌的对象可以是液体、固体和气体,其中液体居多。全套图纸加扣 30122505821.2 搅拌设备设计的分类1）第一种是混匀两种可互溶的液体的搅拌器。2）第二种是固体颗粒的悬浮,可以是能溶解,也可以是固体中某种有价值物质的浸出的搅拌器。3）第三种是液-气搅拌,常用于污水处理中的曝气设备。1.3 机械搅拌设备的定义及组成 搅拌设备：搅拌设备常被称作搅拌釜（或搅拌槽），当搅拌设备用作反应器时，又被称为搅拌釜式反应器，有时简称反应釜。是搅拌容器和搅拌机两大部分组成的总称。 搅拌容器：搅拌容器是与搅拌机共同完成介质的分散，混匀，溶解，吸收，化学反应以及传热等的物理、化学反应过程的容器。 搅拌机：由搅拌器，搅拌轴，搅拌轴封，电动机及传动装置等部分组成。是一种带有叶片的轴在圆筒或槽中旋转，将多种原料进行搅拌混合，使之成为一种混合物或适宜稠度的机器。14 课题设计内容，设计参数及生产工艺141 设计内容 搅拌容器：1.选择壳体的材质以及计算和校验壳体的厚度 2.选择上下封头种类以及对其厚度的计算 3.管口开孔补强计算及接管规格的选择 4.容器支座的选择 搅拌机： 1.电机类型的选择 2.联轴器种类的确定 3.搅拌器种类的选择及校验 4.搅拌轴种类的计算及选材 5.搅拌轴封的型式选择及材质选用1.4.2设计参数装置参数： 容器 夹套 工作压力(MPa)： 0.2 0.3 操作温度 ()： 120 150物料名称： 染料及有机溶剂 水蒸汽 （密度2000kg/ 粘度 0.1Pas)腐蚀余量(mm) 2 2 传热面积(m2) 3 全容积 () 2 搅拌轴转速 275r/min1.4.3罐体尺寸的确定及结构选型搅拌罐包括罐体和装焊在其上的各种附件。常用的罐体是立式圆筒形、卧式圆柱形，球形等容器，其中立式圆筒形有顶盖，筒体和罐底，通过支座安装在平台上。罐体在规定的操作温度和操作压力下，为物料完成其搅拌过程提供了空间。本设计即采用立式圆筒形容器。在确定了搅拌罐操作时盛装物料的容积后，首先要确定适宜的长径比和装料量，然后确定筒体的直径和高度。罐体的长径比应考虑的主要因素有一下几个方面：1）搅拌功率搅拌器的叶轮直径和与其装配的搅拌罐体内径有一定的比例范围。罐体长径比与搅拌器桨叶直径存在对应关系，在固定的搅拌轴转速下，搅拌功率与搅拌器桨叶直径的5次方成正比。古随着罐体直径的放大，功率会增加很多，在较大搅拌作业功率的搅拌过程是合适的。 2）传热夹套传热与罐体长径比有很大联系，容积一定，时长径比越大则罐体盛料部分表面积越大，夹套传热面积也就越大。并长径比越大，传热表面积离罐体中心越近，物料的温度梯度就越小，有利于提高传热效果。 3）物料特性有些物料的搅拌反应过程对罐体长径比有着特别的要求，如发酵罐之类，为了使得通入罐内的空气与发酵液有充分的接触时间，长径比要取得大一些，使反应器有足够的液位高度。故综上所述，三个方面均要求长径比取得大一些。根据物料量初步选定罐体的长径比和装料量：已知容反应釜的全容积为2m3长径比选取见表1.1： 表1.1搅拌罐长径比种类设备内物料类型长径比H/Di一般搅拌罐液固相或液液相物料1-1.3气液相物料1-2发酵罐类1.7-.5本设计中搅拌罐内反应为染料及有机溶剂混合反应，且为液液相反应，取长径比H/ Di =1.15, 2m3筒体直径D i=1.49m式中V全容积,m3 i= 长径比 装料系数由搅拌设备表8-3推荐GB9845-1988钢制机械搅拌容器型式及主要参数的搅拌罐系列取Di=1400mm （为一米高的容积）查JB/T4746-2002 取标准椭圆形封头EHA140010=1400mm 高度H=360mm 直边高度h=36mm 封头容积=0.2182罐体高度：=(V-）/ =1.566m取H=1.6m,实际长径比为1.6/1.0=1.6，基本符合要求。由搅拌设备表8-4搅拌罐公称容积2.0 m3,额定功率为1.5-15kw,转速12.5-1000r/min 图1.1 搅拌器的整体结构示意图 2 压力容器材料的选择1，化工容器钢材的选用必须考虑设备的操作条件(如设计压力、设计温度、介质的特性)、材料的焊接性能、冷热加工性能、热处理以及容器的结构特性等。2，在选择化工容器钢材满足1条的前提下，再考虑经济合理性。一般情况下，下列规定是经济合理的： a),在所需钢板厚度小于8mm时，在碳素钢与低合金高强度钢之间，应尽量采用碳素钢钢板; b),在刚度或结构设计为主的场合，需尽量选择普通碳素钢。在强度设计为主的场合，应根据压力、温度、介质等使用限制，对应选用Q235A,Q235B, Q245R,6MnR等钢板; c),所需不锈钢厚度大于12mm时，应尽量采用衬里、复合、堆焊等结构形式; d),不锈钢应尽量不用作设计温度500的耐热用钢;e),珠光体耐热钢应尽量不用作设计温度350的耐热用钢。在必须使用珠光体耐热钢作耐热或抗氢用途的情况下，应尽量减少钢材的品种、规格。3，管壳式换热器等需要与管板、折流板等精密配合的换热管时，其外径及壁厚尺寸精度应不低于表1.2所示要求。 表2.1钢管尺寸精度4，螺栓和螺柱的机械性能等级应符合GB 3098. 1紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱的4.6级要求;螺母的机械性能等级应符合GB 3098.以紧固件机械性能螺母)的5级要求，不锈钢紧固件应符合GB 3098. 6紧固件机械性能不锈钢螺栓、螺钉、螺柱和螺母的A2(OCr19Ni9)的要求。5，根据GB 8163,GB 3089,GB 9948生产的碳钢及低合金钢钢管只能用于压力10.0MPa的受压器件。6，在设计压力10.0MPa受压元件用钢管应采用符合GB 6479或GB14976要求的无缝钢管。7，根据GB3092生产的水、煤气输送用焊接钢管一般只能用于常压容器，但用作工业用水及煤气输送等用途者，也可用于1.0MPa的场合。8，根据GB12771生产的奥氏体不锈钢焊接钢管，其使用范围为输送无毒、无腐蚀倾向及爆炸危险，且设计压力时属于长圆筒，0.2Mpa所以设计厚度合理3.4压力试验时应力校核压力试验类型：水压试验试验压力值：式中：试验温度下许用应力设计温度下许用应力压力试验下允许通过的应力水平：试验温度下屈服点试验压力下圆筒的应力 24.40校核条件校核结果：合格3.5夹套的结构和厚度计算3.5.1夹套的结构表3.1各种夹套的适用温度，压力范围夹套型式适用的最高温度适用最高压力，mpa整体夹套（u形和圆筒形3503000616型钢夹套短管支撑式2002502525拆边锥体式蜂窝夹套 25040半管夹套35064根据上表结合设计条件选择U形夹套 图3.1 U形夹套结构图 图3.2 夹套封口环结构 图3.3 夹套封头与容器封头的连接结构 图3.4 夹套封口锥结构3.5.2夹套的厚度计算设计条件： 设计压力p=0.3mpa设计温度t=150内径Di=1400mm焊接接头系数=0.85筒体材料Q235-A（热轧）（板材） 2.19名义厚度：有效厚度：钢材厚度负偏差腐蚀裕量厚度附加量3.5.3 夹套的压力试验压力试验时应力校核压力试验类型：水压试验试验压力值：试验温度下许用应力设计温度下许用应力压力试验下允许通过的应力水平：试验温度下屈服点试验压力下圆筒的应力 128.9校核条件校核结果：合格3.5.4 夹套内压力的应力校核最大允许工作压力： 0.44设计温度下计算应力： 43.85校核条件校核结论：合格故夹套：设计温度下的许用应力=113 试验温度下的许用应力=113 压力试验温度下的屈服点=235 壳体材料厚度=10mm 钢材厚度负偏差C1=0.6mm 腐蚀裕量 C2=2mm 厚度附加量C=C1+C2=2.6mm 焊接接头系数=0.854 搅拌容器上下封头内压计算4.1 符号说明4.1.1 符号说明： -计算压力， C- 壁厚附加裕量，mm -封头内径，mm -钢板厚度负偏，mm -设计温度下材料的许用应力 , -腐蚀裕量，mmS计算厚度 -名义厚度，mm -设计厚度，mm -有效壁厚，mm -设计温度下的计算应力， K系数 焊接接头系数 4.1.2 计算条件 上下封头都为标准椭圆封头EHA140015 符合JB/T4737-95标准的椭圆封头简图如下： 图4.1 标准椭圆封头 4.2 上封头计算4.2.1设计条件设计压力p=0.2Mpa 设计温度t=120内 径Di=1400mm焊接接头系数=0.85曲面深度Hi=250mm材料Q235-A（热轧）（板材）试验温度下许用应力设计温度下许用应力钢材负偏差腐蚀裕量（包含封头冲压减薄量）4.2.2 厚度计算形状系数（标准椭圆封头）计算厚度 1.458mm有效厚度名义厚度 满足厚度要求内筒：设计温度下的许用应力=113 试验温度下的许用应力=113压力试验温度下的屈服点=235壳体材料厚度=15mm 钢材厚度负偏差 C1=0.6mm 腐蚀裕量 C2=2mm 厚度附加量C=C1+C2=2.6mm 焊接接头系数=0.85 压力试验类型：水压4.3 夹套封头计算4.3.1 设计条件设计压力p=0.3Mpa设计温度t=150内 径Di=1000mm焊接接头系数=0.85曲面深度Hi=275mm材料Q345R（热轧）（板材）试验温度下许用应力设计温度下许用应力钢材负偏差腐蚀裕量（包含封头冲压减薄量）4.3.2 厚度计算形状系数计算厚度 2.19mm有效厚度名义厚度满足厚度要求5 开孔补强计算5.1需要补强孔的判断依据压力容器存在各种强度裕量，如接管和壳体实际厚度往往大于强度需要的厚度；接管根部有填角焊缝；焊接接头1但开孔不在焊缝上。这些因素相当于对壳体进行了局部补强，降低了薄膜应力从而也降低了开孔处的最大应力。因此，对于满足一定条件的开孔接管，可以不予以补强。国标150规定，当设计压力2.5的壳体上开孔，两相邻开孔中心的间距（对曲面间距以弧长计算）大于两孔之和的两倍，且接管公称外径89mm时，只要接管最小厚度满足下表要求，就可不另行补强。 表5.1接管公称外径及厚度接管公称外径253238454857657689最小厚度3.54.05.06.05.2对补强金属材料的要求补强件的材质一般与补强（筒体或封头）相同，假如补强件的许用应力低于补强壳体材料许用应力的75%时，则补强的金属截面积必须增加： 式中 增加后的补强金属截面积，； 原补强金属截面积，； 壳体材料的许用应力，； 补强材料的许用应力，。 如果补强件材料的许用应力大于被补强壳体材料的许用应力，则不得减少所需补强金属截面积。5.3 开孔补强计算2.1.3.1接管规格：76X6L=165计算方法：GB150-1998等面积单孔补强法5.3.1符号说明A 因开孔而削弱的金属截面积，； 壳体的计算壁厚，mm； d考虑腐蚀裕度后的开孔内直径，mm； C厚度附加量，mm； 接管的计算壁厚，mm； 平盖的计算厚度，mm 强度削弱系数 接管与壳体材料许用应力之比 焊缝系数。接管不通过焊缝时=1.0 系数； 接管材料在设计温度下的许用应力， 接管的焊缝计算； 壳体（筒体或封头）上超过计算厚度的多余金属截面积，； 接管上超过计算厚度的多余金属截面积，； 分别为外，内侧有效补强高度，mm； 接管的实际厚度，mm； 接管的计算壁厚，mm； 补强区内焊缝金属的截面积，。5.3.2 视镜开孔补强计算5.3.2.1 设计条件设计压力 p=0.2Mpa设计温度 t=120壳体型式：椭圆形封头接管材料：Q235-b（热轧）（板材）补强圈材料名称：Q235-b（热轧）壳体开孔处焊接接头系数：=0.85壳体内直径：Di=1400mm壳体开孔处名义厚度：n=15mm壳体厚度负偏差 壳体腐蚀裕量：壳体材料许用应力接管名义厚度：椭圆形封头长短轴之比2凸型封头开孔中心至封头轴线的距离为0mm接管实际外伸长长度接管实际内伸长长度分别为外，内侧有效补强高度，mm；接管焊接接头系数1.0接管腐蚀裕量1.0mm补强圈外径180mm补强圈厚度16mm接管厚度负偏差补强圈厚度负偏差接管材料许用应力补强圈许用应力5.3.2.2 开孔补强计算壳体计算厚度：由椭圆形长短轴比值决定的系数表5.2椭圆形长短轴比系数2.62.42.22.01.81.61.41.21.01.181.080.990.900.810.730.650.570.50注：1 中间值用内插法求得2 =0.9为标准椭圆形封头3 接管计算厚度 15-2.8=12.2mm 补强圈强度削弱系数接管材料强度削弱系数开孔直径补强区有效宽度有效宽度按下式计算，取二者中较大值接管有效外伸长度接管有效内伸长长度封头有效厚度 15-2.8=12.2mm开孔削弱所需的补强面积壳体多余金属面积接管多余金属面积补强区内的焊缝面积焊脚为6mm 大于A，不需另外加强。 图5.1 补强圈结构6 搅拌容器支座的确定61 支座的选择 压力容器支座的结构形式有很多种类，根据结构形式，支座可以分为两大类：立式容器支座和卧式容器支座。立式容器支座有耳式支座，支承式支座，腿式支座和裙式支座等四种支座，中小型容器常用前三种支座，高大的塔设备广泛采用裙式支座。根据用户设备安装基础要求，本台设备的支座按JB/T4725-1992耳式支座标准的要求选用B3按以下条件选用：设备的公称直径：DN1100 参考B型耳式支座主要尺寸附表得出支座的主要尺寸：高度：H=20 底板：=160 =105 =10 =50垫板：=250 =200 =8 e=30支座筋板,底板材料是Q235-B 垫板材料Q235-B 6.2 支座的制造要求1 焊接采用电焊炸条牌号应根据支座各部件的材料选用。焊接接头的型式和尺寸按GB985中的规定的选取。2 耳式支座本体的焊接，根据相关标准，采用双面连续填角焊。支座与容器壳体的焊接采用连续焊。焊缝腰高约等于0.7倍的较薄扳厚度，且不小于4mm。3 后焊缝金属表面不得有裂纹、夹渣、弧坑等缺陷。焊接区域不应有飞溅物。4 垫板应与容器壁贴合。局部最大间隙应不超过1mm。5 支座螺栓孔的作用力极限偏差与其它部分的制造公差分别按GB 1804的第T14级与T16级精度选取）。6 石文座所有组焊件周边粗糙度为Ra50um。各支座组焊完毕后，各部件应平整，不得有毛刺.7 搅拌机的设计7.1 传动方式及选用 搅拌设备具有特定的传动机构一般包括电动机，减速装置，联轴器和转动轴等。7.2 电动机以及减速装置根据设计要求，电动机减速装置采用法兰式立装普通电动机和直联型摆线针减速机。选用型号为XLD5.5-6-17。此摆针轮减速机有以下特点：a 单级传动比能达到1：87的减速比，效率在90%以上，如果采用多级传动，减速比更大。b 结构紧，体积小。由于采用了行星传动原理，输入轴，输出轴在同一轴心线上，使其机型限制在最小程度。c 动转平稳噪音小，摆线针齿联合齿数多，重叠系数大以及具有机件平衡的机理，使振动和噪音限制在最小程度。d 结构可靠，寿命长，e 设计合理，机构较简单，维修方便，容易分散安装。7.3 联轴器 联轴器的注意用于轴与轴之间的连接，使他们一起回转并传递转矩，以来进行传递运动和功率。在使用联轴器时，为确保传动质量，被联接的轴要求安装在同一轴心上，此外要求传动中的一方工作如有振动，冲击等负荷，尽量不要传给另一方。联轴器随联接的不同而存在不同的结构，可以分为刚性联轴节和弹性联轴器两大类，本次设计采取的是刚性联轴节，选用ZG270-500的铸钢材料，根据GB/T11352-1989检验。刚性联轴器由刚性传力件组成，由两个带凸凹圆盘组成，圆盘即为半联轴器。半联轴器与轴是通过键进行周向固定，通过锁紧螺母达到径向固定。通过一个半联轴器的端面上开有凹槽，另一个半联轴器则为凸肩，两者契合对中，两个版联轴器靠螺栓联接在一起。此联轴器用于连接严格的同轴线的两端，允许在任何方向转动，优点有结构简单，制造方便，缺点是不能减振，不能消除因两轴不同心所引起的不良后果；一般使用于振动小和刚度大的轴。7.4 机架立式搅拌设备传动装置是通过机架安装在搅拌设备封头上的，在机架上一般还需要容纳联轴器、轴封装置、中间轴承装置等部件及安装操作所需的空间。机架材料选铸件HT200,根据GB/T9439-1988检查验收，铸铁具有减振作用。7.5 防滑组件 对于上插式轴，应考虑在轴上设计搁轴防滑结构，用于防止检修中搅拌轴下滑，造成危险情况。8 搅拌器的设计8.1 计算条件 桨叶材料：Q235-B搅拌器直径：300/1000=0.3 符合标准要求: 搅拌器的桨叶数：Z=3搅拌器及附加质量：物料对搅拌器推力方向：轴向8.2搅拌器的结构 为了提供能量，并充分使液体的流动，搅拌器必须有合理的结构和足够的强度。所谓的结构合理是指叶片的几何尺寸及安装位置要合理，叶片的制造工艺合理，叶片与搅拌轴的连接方式稳定且可靠，叶片安装检修方便。本文设计的搅拌器为可拆式叶片的桨式结构，桨式是结构最简单的搅拌器型式，可拆式对于染料搅拌而言可以方便清洗。 图 1.8 搅拌器83搅拌器的强度计算折叶断面的主惯性轴不与搅拌轴线平行，作用在折叶桨表面上的液体阻力在折叶片根部I-I断面对惯性轴X-X所产生的弯矩为： 电机功率，KW该断面的抗弯断面模量为：式中的b,值为去掉腐蚀裕度后的净值。I-I断面的弯曲应力：应力满足校核公式：搅拌器桨叶材料的需用应力：弯曲许用应力：安全系数 按标准要求的炭钢材质选用为3：桨叶材料在设计温度下的抗拉强度 510MPa扭转许用应力：8.4 搅拌器与搅拌轴的连接联接型式为：搅拌器桨叶一端制出半个轴环套，两片桨叶对开地用螺栓将轴环夹紧在搅拌轴上。为了使传递扭矩可靠稳定，在用螺栓夹紧的同时还需要用一根穿轴螺栓使叶轮与桨轴固定。联接强度计算：不考虑去螺栓夹紧力的作用，只计算穿轴螺栓的剪切强度。校核合格：螺栓材料的需用应力：螺栓材料的许用应力64Mpa（GB150-1998表4-7）9 搅拌轴的计算 搅拌轴的计算主要是轴的强度和刚度计算，此外还要对轴耐振性（也就是轴的临界转速）和挠曲变形的校核，来计算轴的最小截面尺寸，用来保证搅拌轴的安全稳定的运转。9.1 计算条件轴支承情况：悬臂轴 图 9.1 搅拌轴尺寸 轴计算类型：刚性轴电动机额定功率轴设计转速设备内设计压力轴安装形式：上插式轴轴材料名称：45Cr轴材料抗拉强度：轴材料压缩屈服强度： 材料弹性模量：E=196000Mpa轴材料剪切模量：轴材料密度：平衡精度等级：16mm/s(对于压力低、低转速以及一般物料工况)传动装置效率：（摆线针轮传动）许用扭转角轴封处许用径向位移：悬臂轴轴端许用径向位移：10mm轴结构类型实心轴两轴承之间长度a=400mm悬臂端与两轴承间径差5mm轴封至轴承距离335mm流体径向力系数轴封形式填料密封填料密封圈总高度100mm轴封A形式：滚动轴承轴承B形式：滚动轴承轴线与安装垂直直线夹角搅拌物料密度搅拌介质类型：液体-固体混合物搅拌介质特性：一般物料搅拌器数量：2个搅拌器类型：斜叶桨式搅拌器的尺寸及主要参数：搅拌器1搅拌器至轴承距离：搅拌器的直径：900/1600=0.56 满足标准要求搅拌器的桨叶数：搅拌器叶片 符合标准要求：搅拌器的叶片宽度：140/900=0.156 符合标准要求桨宽和桨径之比：搅拌器及附加质量：搅拌器附加质量系数：物料对搅拌器推力方向：轴向搅拌器2搅拌器至轴承距离：搅拌器的直径：900/1600=0.56 满足标准要求搅拌器的桨叶数：搅拌器叶片 符合标准要求：搅拌器的叶片宽度：140/900=0.156 符合标准要求桨宽和桨径之比：搅拌器及附加质量：搅拌器附加质量系数：物料对搅拌器推力方向：轴向9.2 按强度算出轴的最小直径，由扭矩计算轴径轴上受扭矩时求取：其截面上产生剪应力，轴上转递扭矩和轴抗扭截面系数可以分别由以下各式求取 P-搅拌传递功率，kw N-搅拌轴转数，r/min d-实心轴的直径，mm将和值代入上式经整理强度计算所需的最小搅拌轴径按受扭转变形控制计算轴径d9.3 由扭转变形校核搅拌轴的直径 许用扭转角 按扭转变形校核合格9.4界转速核算搅拌轴 按临的轴径搅拌轴有效质量的计算 搅拌器及附件有效质量的计算轴有效质量在末端处的相当质量w第二搅拌器在末端处的相当质量W3在末端处所有相对质量的总和=40.7+1.59+25.6=67.89具有两个搅拌器的等直径悬臂的一阶临界转速轴的转速与临界的比值轴的转速n 与临界nk 的比值符合以下条件按抗振条件校核合格 9.5 按强度计算搅拌轴的轴径受强度控制的轴径按轴封处许用挠度计算的轴径 按悬臂轴轴端许用挠度计算轴径故搅拌轴的最终直径选用d=100mm9.6 轴封的设计轴封是搅拌设备的一个重要组成部分，转轴密封的型式很多，一般常用的有填料密封，机械密封，迷宫密封，浮动密封等密封形式。虽然搅拌器轴轴封也属于转轴密封，但因为搅拌器轴封的作用是保证搅拌设备内处于一定的正压或真空的情况下，以及防止反应物料逸出和杂质的渗入，因此不是所有转轴密封型式都是能用于搅拌设备的，本次设计的反应釜轴封就是填料密封，填料密封是搅拌器最早采用的一种转轴密封结构，其结构简单并且容易制造，在搅拌设备上得到了广泛的应用。填料密封是由衬套，填料体，填料，压盖，压紧螺丝等组件组成。9.6.1填料密封的作用原理 填料密封的作用原理是：装填在搅拌轴和填料之间形间隙中的填料，在压盖压力的作用下，对搅拌轴表面产生径向的压紧力，由于填料中含有润滑剂，因此在对搅拌轴产生径向压紧力的同时也会产生一层极薄的液膜，这层液膜在使搅拌轴得到润滑的同时也起到阻止设备内的流体漏出或外部流体渗入的作用，产生一定是液封效果，这是填料密封的作用原理。9.6.2 填料密封的材料为了适应搅拌设备在各种不同的工况下操作的密封的要求。填料密封选用的材料的种类存在很多种，在确定选用何种材料的主要是根据搅拌设备的搅拌轴转速、操作温度、操作压力以及物料的化学性质和机械的作用情况等（如轴的偏转或周向跳动对填料材料的选择也存在一定的影响）。总的来说，用于制造密封填料的材料应该满足以下要求：a 应该有足够的塑性，在填料函压盖下能适合轴和填料函的变形而变形。b 应能耐设备内介质及润滑剂的浸泡和腐蚀，并且不含有被介质和润滑剂所溶胀的其他物质，以免造成物料污染。c 应有足够的弹性，用来吸收在设计上不能避免的轴的波动。d 在填料函压盖得过紧的情况下也能具有一定的运转自如，不产生破坏性摩擦热的性能。e 不会咬住或腐蚀轴。f 磨损慢，很少需要更换。 根据以上要求本次设计的填料选用采用是真空浸渍加压法生产的柔性石墨，它是制造密封填料的重要材料，对无机酸有较强的腐蚀性，石墨是一种于润滑剂，具有高的密度。石墨很滑，化学性质稳定，并可以分成很薄片沾附于填料和轴上，使其摩擦比石棉或金属接触的情况要小很多。填料的横断面常常被加工成方形或圆形的，因为这种横断面有利于将填料加工成连续的条状，并使其能适应较大范围的轴径和填料函的尺寸。为此本次设计的柔性石墨填料为成形环，规格为16*16的环状。10 制造过程的控制10.1 主要零部件制造工艺流程10.1.1封头制造工艺流程 材料进厂检验-划线-下料-刨边-拼焊-打磨-冲压-测厚-100%RT检测-划线-车坡口-打砂10.1.2 筒体制造工艺流程 材料进厂检验-划线-下料-刨边-卷圆-焊接-校园-打磨-20%RT检测10.1.3 搅拌轴制造工艺流程 材料进厂检查-下料-车-划线-铣-磨-焊10.1.4上下封头组件制造工艺流程 清点各零部件-划各接管孔位置线-气割开孔-修磨开孔坡口-组对凸缘，接管法兰，补强圏-焊接-检测-加工凸缘中心孔，密封面，螺栓孔-总检10.1.5 总装工艺流程 清点各零部件-组对筒体封头-焊接-打磨-20%RT检测-组对搅拌轴，搅拌器，接管-组队填料箱，机架，轴封组件-组对联轴器，摆线针论减速机-组对人孔盖板-组对试压盲板-盛水试压-联接电源-试运转-完工总检10.2试镜组件制造工艺 1. 准备：清理各零部件。2. 铆：按照图纸人孔筒节+法兰组件，错边量1mm。3. 焊接：按焊接工艺焊接上述环缝。4. 检查：对环缝进行100%RT检查，符合JB/T4730-2005级标准合格，透照质量AB级。5. 铆：对待搪铅表面进行处理，打磨除锈后表面应呈均匀金属光泽，并有一定得粗糙度，且符合GB8923标准Sa3级和St2级。6. 搪铅：按照搪铅作业要求对环缝内表面进行搪铅。 7. 检查：用510倍放大镜检查搪铅表面达到100%均匀，平整，无裂缝、气孔、夹渣、咬边等缺陷。 8. 用测厚仪检查法兰与封头角缝搪铅层厚度，公差为6.35-0+1.59mm。 9 .结合实际情况采用超声波检测或切割检查搪铅层的结合情况。 10. 超声波检测：检测程序及验收级别符合ASTAM-578A级，搪铅层应结合完整且无裂缝、气孔、夹渣、咬边等缺陷。 11. 切割检查：在搪铅表面选取若干处，用电钻在铅层打孔，检查铅层厚度及结合情况，结合层无气孔、夹渣为合格。 12 . 点蚀检查：用浓度为20%的稀硫酸，均匀的涂抹在封头组件所有搪铅层表面放置48小时后，检查是否有锈点，以无锈点为合格。13. 加工：按照图样加工到尺寸。10.3 法兰组件的制造工艺法兰组件包括所有接管+法兰的组焊件。具体的工艺步骤如下：1. 准备：清理各零部件。2. 铆：按照图纸人孔筒节+法兰组件，错边量1mm。3. 焊接：按焊接工艺焊接上述角缝。4. 检查：对环缝进行100%MT检查，符合JB/T4730-2005级标准合格。 5. 加工：按照图纸要求加工到尺寸要求。 6. 检查：通0.40.6MPa压缩空气检查焊缝质量。 7.打磨：接管角缝内表面打磨光滑至呈金属光泽，打磨除锈后的表面应呈均匀金属光泽，且符合GB8923标准Sa3级和St2级。 8. 搪铅：按照搪铅作业要求对接管法兰内表面搪铅，待焊接处50mm区域范围内保留不搪。9. 检查：用510倍放大镜检查搪铅表面达到100%均匀，平整，无裂缝、气孔、夹渣、咬边等缺陷。 10. 用测厚仪检查法兰与封头角缝搪铅层厚度，公差为6.35-0+1.59mm。 11. 结合实际情况采用超声波检测或切割检查搪铅层的结合情况。 12. 超声波检测：检测程序及验收级别符合ASTAM-578A级，搪铅层应结合完整且无裂缝、气孔、夹渣、咬边等缺陷。 13.切割检查：在搪铅表面选取若干处，用电钻在铅层打孔，检查铅层厚度及结合情况，结合层无气孔、夹渣为合格。10.4 无损探伤 封头的拼缝为100%RT,三级合格 其余A B类焊缝为20%RT ,三级合格。 评定标准为 JB/T4730-200510.4.1零部件的加工要求及检验 搅拌轴的加工要求及对应的公差 搅拌轴是搅拌设备的一个很重要部件，它的加工精度对于与之装配的搅拌器和轴封都存在一定的影响。特别是对安装填料密封的轴表面光洁度有很高的要求，如果过低，则填料和轴都容易磨损。所以轴和填料密封接触部位都应该有较高的表面加工光洁度和硬度。最好它的表面加工光洁度为1.6-0.8， 硬度为400hb 。因此在不能用热处理获得硬度的状况下 ，可在其表面喷涂硬质或其他耐磨合金，这时涂层需用磨削加工，并且进行抛光，使其光洁达到0.8um。 装配精度按基孔制为H8/h7.轴的直线度要求，当转速为100r/min 以下时，轴的直线度要求为0.15/100以下。10.4.2 搅拌器的加工要求和动，静平衡的精度 在要求搅拌器在进行搅拌作业时平稳可靠的情况下，搅拌桨叶的布置必须具有对称性，因此组成搅拌器的搅拌桨叶应具有一样的形状和一样的重量。搅拌器制成后一般要做静平衡，对于静平衡一般是以达到平衡为合格，在存在特殊要求的情况下，可进行动平衡试验，根据设计要求此设备不需进行动平衡试验。10.4.3 填料密封主要零部件的加工要求 填料箱的主要部件是压盖，填料箱体和后颈衬套。这些零件之间的装配间隙以及轴的装配间隙，对填料成功密封有重要的作用，随着压力的增加，对装配间隙的要求也严格，就压盖内径与轴的间隙和填料或轴的装配间隙来说，小的间隙可使填料得到更好的支撑，也可以帮助阻塞泄漏：大的间隙会让填料从填料箱喉颈衬套的压盖下面漏出，阻止了填料润滑所必须得泄漏，引起发热和填料及轴的损坏，所以必须对零部件的装配间隙加工提出的相应要求。10.4.4 填料压盖的加工要求 压盖与填料箱装配时要能使压盖与填料箱在同圆心上，这样可以防止压盖的内径与轴相碰，因此对其内，外径的加工存在相应的要求，一般压盖外径与填料内径的装配间隙范围为0.25-1.2mm，压盖外径的装配间隙范围为0.5-2mm 上内，外径间隙也是相对应的，也就是说压盖内径与轴的装配间隙总是要不小于压盖外径与填料箱的装配间隙，否则压盖会卡在轴上与轴摩擦。造成零件的磨损。10.4.5 填料箱的加工要求 加工填料箱时，除了注意其与压盖相配的间隙外，还要注意其后颈与轴的装配间隙，后颈与轴之间的间隙大小将直接影响填料和轴润滑和磨损情况。因此填料箱后颈部件在加工时，与轴之间的间隙要求保持在0.2-0.75 范围内，在喉颈衬套作为中间轴承的时，应考虑其内径的动配合公差，以外，对填料箱内腔的加工光洁度也有就较高的要求，因为它对填料的压紧力有很大影响，特别是在表面过于粗糙时，需要消耗较大的轴向压紧力，导致轴表面的径向压力过大而填料箱内腔却还没达到密封的要求，故填料箱内的加工光洁度应在6.3um以上。11 搅拌容器的焊接及焊接的特点 焊接是设备制造中的重要方法。化工生产要求设备上所有的焊缝不仅要能严密牢固，还能承受较高的温度和压力载荷，此外要求能低抗物料的腐蚀所以反应釜的质量除钢板本身的质量外还主要取决焊接的质量。因为它将直接影响到塔设备反应釜的使用寿命和安全运行。故焊接前应根据工作要求制定焊接工艺规程，并由技术高超的焊工施焊来保证焊接质量。 焊接要求金属先溶化后凝固，这样一种快速反应的冶金反应。引起焊接变形与产生应力的因素很多，主要有以下几方面： a 焊缝金属由液态凝固时体积缩小； b 焊接时不均匀的冷却和受热； c 母体的显微组织发生相变，引起体积不均匀变化； d经过塑性变形后的焊接，焊接时可能发生再结晶，使金属发生不均匀的变形； e 两个被焊接的厚度相差较大； f 焊接本身的重量和厚度 ； 这些因素都可能引起变形，其中受热而引起的变形，称为热变形，因为结晶组织改变而引起的变形称为结构变形，如果变形受到焊接本身的刚性，或外力的阻碍，在焊件内就会产生应力。减低应力或防止变形的措施有两类：即设计的合理的焊接结构和在制造上实施合理的焊接方式。12 储罐的设计12.1储罐尺寸确定储存介质为染料和有机溶剂的混合物成品，为易燃介质。按要求须储存体积约为 依GB9019-88筒体用钢板卷制，公称直径取DN2600。则罐长L=2.36m=3360mm 取L=3400mm。选用标准椭圆形封头，封头规格如下：DN=2600 曲面高度 直边高度 容积v=2.51罐体总容积V=22.9m装量系数，满足装量要求。酯的装量高度为H，查表 H/DN=0.73H=0.73DN=0.732600=1898mm1900mm液注静压力P=16775Pa0.017MPa12.2罐体壁厚计算储罐内气体压力位常压，液注静压力P=0.017MPa ，取设计压力为P=0.2Mpa，罐体材料选用Q345R假设罐体厚度在4.5-16之间,=70MPa焊接形式采用全溶透对接接头,局部无损检测,=0.85罐体计算厚度: 取钢板厚度负偏差C=0.3 腐蚀裕度C=3设计厚度mm名义厚度mm 圆整至钢材标准规格，=8mm，没有变化，故取=8mm合适。 有效厚度=8-0.3-3=4.7mm 最大允许工作压力: Pw= =0.215MpaPc 应力校核:=65.2MPa 水压试验:试验压力系数=1.25 实验压力P=1.250.21=0.25MPa 实验时薄膜应力=81.5MPa12.3封头设计计算取封头厚度与罐体厚度、材料均相同，=70MPa。焊接形式采用全溶透对接接头,局部无损检测,=0.85。取钢板厚度负偏差C=0.3，取腐蚀裕度C=3名义厚度=7.68mm，有效厚度=8-0.3-3=4.7mm最大允许工作压力:Pw= =0.215MPaPc应力校核:=65.2MPa 水压试验:试验压力系数=1.25 实验压力P=1.250.2=0.25MPa 实验时薄膜应力=81.5MPa12.4罐体结构设计为满足工艺要求，罐体上须开