毕业设计（论文）-1立方米染料搅拌装置设计.doc

南华大学机械工程学院毕业设计一 前言1.1搅拌设备的用途和对象 搅拌可加速化工过程的传热和传质,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。最常见的液体是水,其粘度很低全套图纸加扣 30122505821.2 搅拌设备设计的分类1）最简单的搅拌课题是混匀两种可互溶的液体。用户的要求往往在于搅拌时间和混匀的程度。成功的设计应能满足这些要求,而且不过多地花费于维护。我们经常追求的目标是工艺、机械与成本三者间的平衡。不能互溶的液体搅拌要复杂得多,根据用户的要求,有时需要大功率、高速、强剪切的乳化设备。2）第二种常见的课题是固体颗粒的悬浮,可以是能溶解,也可以是固体中某种有价值物质的浸出。可以有化学反应,也可以仅为贮存而混匀。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：指搅拌容器和搅拌机两大部分组成的总称。 搅拌容器：运行中与搅拌机共同完成介质的悬浮，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的总体。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.选择壳体的材料以及计算和校核壳体的厚度 2.选择上下封头型式以及对其厚度的计算 3.管口开孔补强计算及接管规格的确定 4.容器支座的确定 搅拌机： 1.电机的确定 2.联轴器的选择 3.搅拌器的选择及校核 4.搅拌轴的计算及选材 5.搅拌轴封的型式确定及材料选用1.4.2设计参数 内筒 夹套设计压力 0.2 0.3设计温度 120 150物料名称 染料及有机溶剂（密度2000kg/m3 粘度 0.1pa.s) 水蒸汽腐蚀余量 2 2换热面积 3全容积 搅拌轴转速 275r/min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=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=0.85 压力试验类型：水压夹套：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=0.851.4.3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容器，有顶盖，筒体和罐底，通过支座安装在基础或平台上。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一定的空间。本设计即采用立式圆筒形容器。在知道了搅拌罐操作时盛装物料的容积后，首先要选择适宜的长径比和装料量，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三个方面：1）搅拌功率一定结构型式搅拌器的叶轮直径和与其装配的搅拌罐体内径通常有一定的比例范围。随着罐体长径比的减小，搅拌器桨叶直径也相应放大，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。所以随着罐体直径的放大，功率增加很多，这对于需要较大搅拌作业功率的搅拌过程是适宜的。 2）传热罐体长径比对夹套传热有显著影响，容积一定时长径比越大罐体盛料部分表面积越大，夹套传热面积也就越大。同时长径比越大，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）物料特性某些物料的搅拌反应过程对罐体长径比有着特殊要求，例如发酵罐之类，为了使得通入罐内的空气与发酵液有充分的接触时间，需要有足够的液位高度，就希望长径比取得大一些。综上，三个方面均要求长径比取得大一些。下面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1m3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11.3气液相物料12发酵罐类1.72.5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,筒体直径D i=1.03m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=1000mm （为一米高的容积）查JB/T4746-2002 取标准椭圆形封头EHA100010=1000mm 高度H=250mm 直边高度h=25mm 封头容积=0.1505罐体高度：=(V-）/ =1.083m取H=1.1m,实际长径比为1.1/1.0=1.1，基本符合要求。由搅拌设备表8-4搅拌罐公称容积1.0 m3,额定功率为1.515kw,转速12.51000r/min图1.1 搅拌器的整体结构示意图二 压力容器材料的选择1，选择化工容器用钢材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等。2，选择化工容器用钢材必须在满足1条的前提下，考虑经济合理性。一般情况下，下列规定是经济合理的： a),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(多层容器用材除外); b),在刚度或结构设计为主的场合，应尽量选用普通碳素钢。在强度设计为主的场合，应根据压力、温度、介质等使用限制，依次选用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小于等于500的耐热用钢;e),珠光体耐热钢应尽量不用作设计温度小于等于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时，应尽量减少、合并钢材的品种、规格。3，管壳式换热器等需要与管板、折流板等精密配合的钢管(换热管)，其外径及壁厚尺寸精度应不低于表1.2所示要求。 表1.24，螺栓、双头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级或8. 8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级或8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)或R4(OCr17Ni12Mo2)要求。5，按GB 8163,GB 3089,GB 9948生产的碳钢及低合金钢钢管只能用于压力小于10.0MPa的受压元件。6，设计压力大于等于10.0MPa受压元件用钢管应采用符合GB 6479或GB5310,GB14976要求的无缝钢管。7，按GB3092生产的水、煤气输送用焊接钢管只能用于常压容器，但用作工业用水及煤气输送等用途者，可用于小于等于1.0MPa的场合。8，按HG20537生产的奥氏体不锈钢焊接钢管，其使用范围应符合该标准的相应规定。按GB12771生产的奥氏体不锈钢焊接钢管，其使用范围为输送无毒、无晶间腐蚀倾向及爆炸危险，且设计压力小于1.6MPa的场合。根据其基本参数及工艺的要求，为了能满足工艺的要求，并能在一定的程度上使其工作效率达到最高。而且能够充分的利用自然资源，到达节约资源并能为企业在制造上节约成本。因此根据各种需要并考虑到各种因素起在结构上采用了如图1.1结构设计。三 搅拌容器筒体的计算3.1 计算条件及设计参数-计算压力 ， -有效厚度 -内径 mm C- 壁厚附加裕量，mm-设计温度下材料的许用应力 , -钢板厚度负偏，mm 焊接接头系数 -腐蚀裕量，mm-设计厚度，mm -最大允许工作压力，-名义厚度，mm -设计温度下的计算应力，S计算厚度内径Di=1000mm焊接接头系数=0.85筒体材料Q245R（热轧）（板材）3.2内压圆筒计算厚度名义厚度：有效厚度：钢材厚度负偏差腐蚀裕量厚度附加量3. 3外压筒体的强度校核由过程装备设计书中得到计算临界长度 长圆筒和 短圆筒的临界压力公式，接着的问题是区别长短圆筒。对给定的D和t 的圆筒 有一特征长度作为区别n=2的长圆筒和n大于2的短圆筒的界限，此特性尺寸称为临界长度，表示。当圆筒的计算长度L大于时属于长圆筒，小于则为短圆筒。 取m=3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1.3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1.2 U形夹套结构图 图1.3 夹套封口环结构 图1.4 夹套封头与容器封头的连接结构 图1.5 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=1000mm焊接接头系数=0.85筒体材料Q235-A（热轧）（板材）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： 设计温度下计算应力：校核条件校核结论：合格四 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EHA100010 符合JB/T4737-95 标准椭圆封头简图如下： 图1.6 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=1000mm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）计算厚度有效厚度名义厚度满足厚度要求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有效厚度名义厚度满足厚度要求五 开孔补强计算5.1需要补强孔的判断依据压力容器常常存在各种强度裕量，例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；焊接接头小于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。GB150规定，当设计压力小于或等于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，且接管公称外径小于或等于89mm时，只要接管最小厚度满足下表要求，就可不另行补强。表1.4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料，一般与补强（筒体或封头）相同，若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，。 若补强件材料的许用应力高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=1000mm壳体开孔处名义厚度：n=10mm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1.52.62.42.22.01.81.61.41.21.01.181.080.990.900.810.730.650.570.50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 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，不需另加 图1.7 补强圈结构六 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很多，根据自身的安排形式，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 接采用电焊炸条牌号应根据支座各部件的材料参R有关标准选用.焊接接头的型式和尺寸按GB985中的规定.2 耳式支座本体的焊接，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、焊瘤、烧穿、弧坑等缺陷.焊接区不应有飞溅物.4垫板应与容器壁贴合。局部最大间隙应不超过mm.5支座螺栓孔的力工极限偏差与其它部分的制造公差分别按G B 1804的第T14级与T16级精度.6.石文座所有组焊件周边粗糙度为Ra50,um.7支座组焊完毕后，各部件应平整，不得翘曲.七 搅拌机的设计7.1 传动方式及选用 搅拌设备具有单独的传动机构一般包括电动机，减速装置，联轴节和转动轴等。7.2 电动机以及减速装置根据用户要求，电动机减速装置采用法兰式立装普通电动机直联型摆线针减速机。选用型号为XLD5.5-6-17。此摆针轮减速机有如下特点a 高速比高效率单级传动，就能达到1：87的减速比，效率高达在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 动转平稳噪音底，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 使用可靠，寿命长，e 设计合理，机构较简单，维修方便，容易分解安装。7.3 联轴器 联轴器的作用是将两个独立的设备的轴牢固地连在一起，以进行传递运动和功率。联轴器除了将两轴连在一起回转外，为确保传动质量，被联接的轴要安装在同一轴心上，另一方面要求传动中的一方工作如有振动，冲击，尽量不要传给另一方。联轴器随联接的不同要求而又各种不同的结构，基本上分为刚性联轴节和弹性联轴器两类，本文设计选用的是刚性联轴节，其材料选用ZG270-500的铸钢材料，按GB/T11352-1989检查验收。刚性联轴节其结构是由两个带凸凹圆盘组成，圆盘称为半联轴器。半联轴器与轴是通过键进行周向固定，通过锁紧螺母达到周向固定。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。此联轴器用于联接严格的同轴线的两端，允许在任何方向转动，结构简单，制造方便，但无减振性，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,按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，考虑在轴上设计搁轴防滑结构，以防止检修中搅拌轴下滑。八 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82搅拌器的结构 为了提供能量与造成液体的流动状态，搅拌器必须有合理的结构和足够的强度。所谓的结构：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妥可靠，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。 图 1.8 搅拌器83搅拌器的强度计算折叶断面的主惯性轴都不与搅拌轴线平行，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。为了传递扭矩可靠，在用螺栓夹紧的同时还用一穿轴螺栓使叶轮与桨轴固定。联接强度计算：略去螺栓夹紧力的作用，只核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）九 搅拌轴的计算 搅拌轴的计算主要包括轴的强度和刚度计算，同时还要对轴耐振性（即轴的临界转速）和挠曲变形校核，以确定轴的最小截面尺寸，保证搅拌轴的安全平稳运转。9.1 计算条件轴支承情况：悬臂轴 图 1.9 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是求取：时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 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，字常用的有填料密封，机械密封，迷宫密封，浮动密封等。虽然搅拌器轴发封也属于转轴密封的范畴，但由于搅拌器轴封的任务是保证搅拌设备内处于一定的正压或真空以及防止反应物料逸出和在杂质的渗入，故不是所有转轴密封型式都是能用于搅拌设备的，本文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，其结构简单并易入制造，在搅拌设备上广泛应用。填料密封的结构是衬套，填料箱体，填料，压盖，压紧螺丝等组成。9.6.1填料密封的作用原理 关于填料密封的作用原理可以做这样的描述：被装填在搅拌轴和填料函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，由此在对搅拌轴产生径向压紧力的同时也产生一层极薄的液膜，这层液膜一方面使搅拌轴得到润滑，另一方面起到阻止设备内的流体漏出或外部流体渗入的作用，这是填料密封的作用原理。9.6.2 填料密封的材料为了适合搅拌设备在各种不同的情况下操作的转轴密封的需要。填料密封所用的材料，种类是很多的，确定选用何种材料的主要依据是搅拌设备的搅拌轴转速，操作温度，操作压力以及无聊的化学性质，机械的作用，如轴的偏转或周向跳动对填料材料的选择也有一定的影响。总的来说，用于制造密封填料的材料必须满足一要求：a 应有足够的塑性，在填料函压盖下能适合轴和填料函的形状而变形。b 应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及消的其他物质c 应有足够的弹性，以吸收在设计上不能避免的轴的环动。d 在填料函压盖得过紧的情况下具有运转自如，不产生破坏性摩擦的热的性能e 不会咬住或腐蚀轴f 磨损慢，很少需要调正和更换 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，具有高的密度和使其具有宝贵性能的晶状结构。石墨很滑，对大部分化学物质不起作用，并可以分成很薄片沾附于填料和轴上，使其摩擦远远低于石棉或金属接触的情况。填料的横断面常常被加工成方状或圆形的，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。十 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直度的公差 搅拌轴式搅拌设备的一个重要部件，它的加工好坏对于之装配的搅拌器和轴封有一定得影响。特别是安装填料密封的轴表面光洁度，如果过低，则填料盒轴均容易磨损。故轴于填料密封接触部位应有较高的表面加工光洁度和硬度。最好他的表面加工光洁度英伟1.6-0.8 硬度为400hb 由此在不能用热处理获得硬度的情况下 ，需要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 为了使搅拌器在进行搅拌作业时平稳可靠，搅拌桨叶的布置必须具有对称性或均匀性，因此组成搅拌器的搅拌桨叶应具有相同的形状和相同的重量。搅拌器制成后一般要做静平衡，对于静平衡一般是以达到随遇平衡为合格，在有特殊要求的情况下，可进行动平衡试验，根据实际情况这台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 填料箱的主要零部件是压盖，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，对填料密封能否成功的操作甚为重要，随着压力的增加，对装配间隙的要求也苛刻，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，并帮助阻塞泄漏：大的间隙会使填料从填料箱喉颈衬套的压盖下面挤出，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，因此必须对零部件的加工提出装配间隙的要要求。10.4.4 填料压盖的加工要求 压盖与填料箱装配时应能使压盖与填料箱同心，这样可以防止压盖的内径与轴相碰，因此对其内，外径的加工应有要求，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，外径间隙是相对应的，也就是说压盖内径与轴的装配间隙总要大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。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及磨损。填料箱后颈部件在加工后，与轴之间的间隙应保持在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，除此以外，填料箱内腔的加工光洁度也很重要，因为它对填料的压紧力有影响，特别是在表面过于糙时，需要消耗较大的轴向压紧力，以致轴表面的径向压力很大而填料箱内腔还没有达到密封的要求，因此，填料箱内的加工光洁度应在6.3um以上。十一 搅拌容器的焊接及焊接的特点 焊接时化工设备制造中的主要手段。化工生产要求设备上所有的焊缝不但应严密牢固，能承受相当高的温度和压力载荷，而且要求能低抗物料的腐蚀。因此，反应釜的质量除钢板本身的质量外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。为此，焊接前应根据要求制定焊接工艺规程，并由考试合格的焊工施焊。 焊接要求金属先溶化后凝固，这样一种快速反应的冶金工程。引起焊接变形与产生个应力的因素很多，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，重要或外力的阻碍，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：即使设计上的订合理的焊接结构和在制造上实施合理的焊接十二 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，为易然介质。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，罐体上须开设进料管，排料管，人孔，排渣孔。12.4.1进料管,排料管设计进料管,出料管设计数据及法兰同搅拌器。12.4.2 人孔设计人孔的设计，根据HGJ505-86，公称规格为PN0.6 DN500。12.4.3 排渣孔设计便于清洗罐体，在罐体底部开有89的孔，并连接规格为DN50-PN0.6的法兰。12.5开孔补强12.5.1人孔补强设计： 罐体材料Q245R =113MPa 计算壁厚=4.38人孔材料Q235-B =113MPa 人孔直径d=500强度削弱系数 =min（，1）=min（，1）=1削弱的金属面积 A=d+2（=5004.38=2190mm 壳体上超过计算厚度的多余金属面积： =（B-d）（ B= 人孔计算壁厚= =0.81mm有效补