立式搅拌器固态发酵设备设计.doc

目 录 目目 录录 设计总说明 .I INTRODUCTION.II 1 前言.1 2 毕业设计内容和要求.2 2.1 毕业设计内容.2 2.2 毕业设计要求.3 3 固态发酵的原理.3 4 发酵罐的机械结构设计.3 4.1 发酵罐的总体结构.3 4.2 发酵罐体的几何尺寸确定.4 4.2.1 罐体容积的确定.4 4.2.2 发酵罐长径比的确定.4 4.2.3 发酵罐内径和高度的确定.4 4.2.4 发酵罐壁厚确定.5 4.2.5 标准椭圆形封头的选择.6 4.2.6 60锥形封头的选择.7 4.2.7 夹套的设计.7 4.3 搅拌器结构设计.8 4.3.1 搅拌器叶轮与罐径比.8 4.3.2 搅拌器尺寸参数设计.9 4.3.3 搅拌器功率计算.9 4.3.4.1 选择轴的材料.10 4.3.4.2 确定轴的最小直径.11 4.3.4.3 轴强度的校验.11 4.4 密封法兰连接的设计.12 4.4.1 法兰的工作原理.12 4.4.2 法兰的选型.12 4.5 传动装置结构设计.13 4.5.1 凸缘法兰与安装底盖设计.13 4.5.1.1 确定公称直径.13 目 录 4.5.1.2 凸缘法兰选用.14 4.5.1.3 安装底盖选用.14 4.5.2 机架的选用.15 4.5.3 电动机和减速器设计.16 4.5.3.1 电动机的计算及选用.16 4.5.3.2 减速器的选用.17 4.5.4 联轴器的选用.18 4.5.5 机械密封的选用.19 4.5.5.1 机械密封的优点.19 4.5.5.2 机械密封的型号选择.19 5 管道接口.20 6 控制系统设计.22 6.1 确定 I/O 口点数 .22 6.2 确定传感器类型.24 6.2.1 温度传感器选用.24 6.2.2 湿度传感器选用.24 6.3 分析控制系统，输入与输出设备 PLC 输入与输出端子分配表 .25 6.3.1 分析控制系统.25 6.3.2 输入与输出设备 PLC 输入与输出端子分配表 .26 6.4 控制算法分析.26 6.4.1 原料加湿搅拌阶段.27 6.4.2 罐内原料预热阶段.27 6.4.3 原料杀菌阶段.28 6.4.4 原料冷却阶段.28 6.5 程序指令表和梯形图.29 鸣 谢.32 参考文献.33 目 录 设计总说明 I 设计总说明 近年来，固态类生物制品（包括生物农药、生物饲料、生物化等等） ，由于其应用 范围广泛，在我国具有很大的市场。目前制备固态发酵类生物制品基本是采用人工操 作方法来完成，在制备固态类生物制品时采用人工操作所带来的问题较多，如在加水 湿混、冷却、原料接种、发酵控制的环节上，采用人工方法进行检测、恶、以及温度 和湿度的控制，因原料暴露在露天场地，灭菌不透切，无法达到无菌环境作业，原料 在上料加工过程中容易被病菌污染，而且在发酵过程中，生物繁殖成功率低，均匀性、 稳定性差，生产效率低。 本课题拟选择一条操作简便， 耗能低的固态发酵工艺。在本设计中简述发酵罐的 作用和结构组成，通过对发酵条件的综合分析发酵的条件和工艺，然后根据所选定的 条件确定罐体的几何尺寸、计算罐体主要部件的尺寸，如封头的选型、罐体和封头的 壁厚、搅拌器和窥视镜的选取等。并且本设计还对冷却和加热装置的设计、通风装置 的设计、接种和加湿的设计、搅拌器类型的选择和轴功率的计算。 主要技术资料：设计说明书一份、光碟一张、设备结构装备图一张、非标准零件 图若干张等。 关键词：固体发酵；发酵罐；搅拌器；立式。 ABSTRACT II INTRODUCTION In recent years, solid-state type of biological products (including bio-pesticides, bio- feed, bio-technology, etc).Because of its wide range of applications in China has great market. At present, preparation of solid-state fermentation basic category of biological products using manual methods to complete, in the preparation of solid-state type of biological products used in manual operation the problems brought about by more, such as wet mixed in Canada, cooling, inoculation of raw materials, fermentation control areas use of artificial methods of detection, the evil, as well as temperature and humidity control, as raw materials exposed to open space, sterilization is not thorough, not to achieve an aseptic environment operations, raw materials processing in the process of bacteria vulnerable to pollution, but also in fermentation process, the low success rate of biological reproduction, homogeneity, stability, poor, low productivity. To be the subject of choosing a simple, low-energy solid-state fermentation process. Detailed in the designing are accompanied by the frame of the fermentation vessel.Through the comprehensice analysis of fermentation premises,the geometeral size and the main species of the fermentation vessel,i.e,the selection of glands type,the thickness of the shell of vessel and the gland, agitator and spyhole.So is this designing presenting the thoughts and details about the freezing devices,the heating devices,the ventilation devices,the brewery and dampness generating devices,the selecion of the agitators types,and the calculation of axiss power . Chief technique information: 1 designing instrution,1 DVD,1 chart of the species of the designing,several charts of unstandardized species. KEYWORDS: Solid fermentation;Fermentation vessel; Agitator; Vertica ABSTRACT III 目录 IV 广东海洋大学 2010 届本科生毕业设计 1 立式搅拌器固态发酵设备设计 毕业设计说明书 1 前言 立式搅拌器固态发酵具有操作简便、能耗低、发酵过程容易控制、对无菌要求相 对较低、不易发生大面积的污染等优点，更重要的是，真菌在静态的环境中生长得更 好，次生代谢物积累的效率更高。这说明立式搅拌器固态发酵技术具有很大的发展潜 力。固体发酵有许多液体发酵无所比拟的优势，如为非均相系统，有利于特定培养物 的自组织行为；液固相接触比表面积大，一般无液体发酵所面临的高密度培养时溶氧 水平不足。生产过程中几乎没有废水排放，不需要进行污水处理。 然而固体发酵的缺点也是显而易见的，主要体现为产能太低，现有的技术条件不 利于大规模的工业化生产。虽然现在也有一些固体发酵设备，但和深层发酵相比，亦 是望尘莫及。同时，粕类固体发酵往往在工程放大中面临热量积累导致温度失控问题。 本设计研究的目的是使装置可实现发酵全过程的自动操作，对影响发酵过程的主要条 件和参数自动进行监测，并进行人为和自动干预，即对发酵过程的主要条件和参数自 动进行调整，对促进固体发酵工业化应用有较大意义。 固体发酵法目前主要用在传统的发酵工业中。例如：酱油的生产，从菌种培养到 制曲，再到发酵都采用固体法。还有传统的调味品，白酒，饲料用酶制剂，饲料用微 生态制剂等等。发酵条件相对比较开放，工艺简单，设备要求简单，成本相对比较低。 此外，固态发酵具有节水、节能的独特优势，属于清洁生产技术，现已逐步得到世界 各国的重视，并取得了很大的进步。 固体发酵的技术水平目前依旧停留在比较低的生产水平上，所需设备不完善，缺 乏在线传感仪器，机械化程度低，产品不稳定，重复性差等问题。使得固体发酵法在 工业化发展缓慢 本设计的内容及方法，可以归纳如下： 发酵罐的机械结构设计。发酵罐主要由罐体和冷却和加热装置，以及搅拌装置， 传动装置,轴封装置和其它的一些附件组成。根据固体发酵的特性，选择罐体材料，确 定罐体外形、选定封头的类型、罐体和封头的壁厚；根据计算发酵搅拌所需的功率选 择适合的搅拌装置，传动装置等一些附件的确定；在参考相关的市场相关生产产品对 其他的接管进行设计，选择法兰、进出料管的规格和大小；对整体发酵罐的设计进行 布局，确定各个部件的装配位置，完成整个装备图。 水路、气路的设计。根据发酵微生物产生的发酵热、发酵罐的装物料量、加热及 冷却方式等进行冷却和加热装置的设计、计算；对于实现接种和加湿，根据发酵罐的 几何形状合理的对水、气路管道进行布局。 控制部分的设计。根据固体发酵的特点需要实现自动调整量温度、水活度、供氧 广东海洋大学 2010 届本科生毕业设计 2 （空气）量，在参考相关的市场相关生产产品对传感器的选用，利用可编程序控制器 （PLC）实现自动调节温度、湿度，完成接种和搅拌等工作。 2毕业设计内容和要求 2.1毕业设计内容 （1）设计立式搅拌器固态发酵设备，适合各种好氧或厌氧固态发酵工艺，可实现发酵 过程参数监测与调控，发酵周期 6090 小时。 （2）整机由发酵罐结构、管路系统、检测及控制系统三大部分组成，发酵设备工艺流 程、管路系统、检测及自动控制的主体方案由指导教师提供，同学只需吃透领会，为 后续设计打下基础。 （3）发酵罐：采用立式罐体结构，罐体内设置搅拌装置，罐体外部设置夹套，快开门 出料装置；罐体外夹套可通蒸汽和冷水；罐内设置测温传感器、取样口、视镜，可以 补水、补料、接种，搅拌器结构能保证搅拌均匀无死角，螺带和推料桨自动转壁清底， 采用亚低温（4060）真空干燥。 （4）技术特性：罐体容量 5100 L；装料系数50% 罐内工作压力为0.099Mpa, 罐内工作温度为 180； 夹套内工作压力为0.3 Mpa, 工作温度为 180； 搅拌转速：525 rpm(可无级调速)； 材料：与物料接触部分采用 304 不锈钢，其余部位用碳钢。 （5）测控系统：单片机或 PLC 控制；夹套、搅拌器控温并用，物料控制范围+842； 最高灭菌物料温度为 130；搅拌器可正反转、停转时间可设置，可手动点动；可深层 通气，尾气 CO2、湿度检测装置。 （6）完成整机方案设计，包括：发酵罐罐体结构设计，空气/蒸汽/菌种供应管路系统 设计，发酵过程参数测控制系统设计；完成整机总装配图设计，掌握管路系统设计要 领，完成主要部件零件设计图纸设计，完成适量实体设计。 （7）根据给定工艺流程、管路系统和控制方案，完成检测/自动控制系统软件设计， 完成检测及控制软件程序的编制。 （8）完成设计计算说明书、装配动画、答辩 ppt 制作。 广东海洋大学 2010 届本科生毕业设计 3 2.2毕业设计要求 （1）总装配图： A0 12 张 （2）部件装配图： 23 张 （3）零部件图： 10 张 （4）三维实体图： 3 固态发酵的原理 固态发酵是指一类使用不溶性固体基质来培养微生物的工艺过程，既包括将固态 悬浮在液体中的深层发酵，也包括在没有（或几乎没有）游离水的湿固体材料上培养 微生物的工艺过程。多数情况下是指在没有或几乎没有自由水存在下，在有一定湿度 的水不溶性固态基质中，用一种或多种微生物发酵的一个生物反应过程。狭义上讲固 态发酵是指利用自然底物做碳源及能源，或利用惰性底物做固体支持物，其体系无水 或接近于无水的任何发酵过程。与其他培养方式相比，固态发酵具有如下优点：(1)培 养基简单且来源广泛，多为便宜的天然基质或工业生产的下脚料；(2)投资少，能耗低， 技术较简单；(3)产物的产率较高；(4)基质含水量低，可大大减少生物反应器的体积， 不需要废水处理，环境污染较少，后处理加工方便；(5)发酵过程一般不需要严格的无 菌操作； 白酒生产工艺就属于典型的固态发酵。相对的液态发酵如味精生产过程中谷氨酸发 酵，黄原胶生产发酵等。 4 发酵罐的机械结构设计 4.1 发酵罐的总体结构 发酵罐提供生物生长的环境，可以阻止外物进入和内部物质的外溢，必须无毒、 耐振动、不易腐蚀，有良好的搅拌、通风、散热、冷却系统，能够进行无菌操作。目 前，固体发酵反应器按基质的运动情况可分静态固体发酵反应器和动态固体发酵反应 器两类。静态固体发酵反应器包括浅盘式和塔柱式反应器；动态固体发酵反应器包括 机械搅拌的筒、柱式、转鼓式反应器。机械搅拌发酵罐是目前使用最多的一种发酵罐， 广东海洋大学 2010 届本科生毕业设计 4 使用性好、适应性强、放大容易，从小型到中型直至大型的微生物培养过程都可以应 用。其缺点是罐内的机械搅拌切力容易损伤嫩的细胞，造成某些细胞培养过程减产。 机械搅拌发酵罐由搅拌容器，搅拌装置，传动装置，轴封装置，支座，工艺接管和一 些附件组成。搅拌容器分罐体和夹套两部分，主要由封头和筒体组成，多为中、低压 压力容器；搅拌装置由搅拌器和搅拌轴组成，其形式通常由工艺设计而定；传动装置 是为带动搅拌装置设置的，主要由电机，减速器，联轴器和传动轴等组成；轴封装置 为动密封，一般采用机械密封或填料密封；它们与支座和工艺接管等附件一起，构成 完整的生物反应器。 4.2发酵罐体的几何尺寸确定 4.2.1 罐体容积的确定 工艺设计给定的容积，对立式搅拌容器通常是指内筒体和下封头两部分容积之和。 已知：有效装料容积 5.1，即公称容积为。 3 m 3 1 . 5 mVN 本设备的搅拌状态平衡且固态发酵的物料粘度较高，搅拌装料系数可取 0.8。 4.2.2 发酵罐长径比的确定 选择发酵罐的长径比应考虑的主要因素有 3 个方面，即长径比对搅拌功率的影响、 对传热的影响以及物料搅拌反应特性对长径比的要求。综合考虑固体发酵罐长径比的 要求，根据文献搅拌与混合设备设计选用手册表 6-1 确定罐体长径比为: =1 i DH / 式中：H发酵罐的长度，mm； 罐体直径，mm。 i D 4.2.3 发酵罐内径和高度的确定 本设计发酵罐下封头形式采用 60锥形封头。对于带封头的容器为了便于计算， 可先忽略封头的容积，由文献1公式（6-4） 广东海洋大学 2010 届本科生毕业设计 5 m DH V D i i 732 . 1 114 . 3 8 . 01 . 54 / 4 3 3 查文献2表 13-3 将发酵罐直径圆整成标准=1.7m。 i D 根据文献1公式（6-6） 2 4 i d D VV H 式中为 60锥形封头的容积，查文献3表 2-5-2 =1.267 d V d V 3 m = 1.69m 22 7 . 1 4 14 . 3 267 . 1 1 . 5 4 i d D VV H 考虑实际的生产需要，最终装料系数50%,H 取 1.5m。 4.2.4 发酵罐壁厚确定 对于不锈钢发酵罐，其罐体的最小壁厚，由于本设计固体发酵罐压力mmC2 min 较小，圆筒壁厚的设计厚度根据文献2公式 ，C p pD S i d 2 式中：罐体直径，mm； i D 耐受压强 ，本发酵罐的设计压力为 0.3MPa；p 焊缝系数，根据文献2表 13-1 本设计采用 0.85； 设计温度下的许用应力,查文献2表 11-6(a)304 在 150的许用应力 为 103MPa； 为腐蚀裕度，不锈钢的腐蚀裕度为零。C mmC p pD Sd92 . 2 3 . 085 . 0 1032 17003 . 0 2 广东海洋大学 2010 届本科生毕业设计 6 查文献2表 13-2 取钢板负偏差值为=0.22。则发酵罐体名义厚度根据文献2式 1 C 子 mmCSS dn 14 . 3 22 . 0 92. 2 1 根据实际生产要求和钢板厚度标准规定，取厚度 S=12mm。 4.2.5 标准椭圆形封头的选择 椭圆封头是由半个椭球和一个高度为 h0的圆柱形短节（称它为封头的直边部分） 构成，此次设计以内径为公称直径，则标准椭圆形封头如下图所示： 图 4-1 椭圆封头的几何形状 直边高度按封头壁厚有 3 种尺寸：25、40 和 50mm（如下表所示） 表 4-1 标准椭圆形封头的直边高度 h0/mm 封头材料碳素钢、普低钢、复合钢板不锈钢、耐酸钢 封头壁厚 直边高度 48 25 1018 40 20 50 39 25 1018 40 20 50 这里取封头材料和发酵罐体的材料相同，都为 304 不锈钢；厚度取与筒体一样， S=12mm,则直边高度取 h0=40mm。公称直径 DN=1700mm。 广东海洋大学 2010 届本科生毕业设计 7 4.2.6 60锥形封头的选择 此次设计为 60无折锥形封头，以内径为公称直径，则封头如下图 4-2 所示： 图 4-2 锥形封头的几何形状 这里取封头材料和发酵罐体的材料相同，都为 304 不锈钢；厚度取与筒体一样， S=12mm。 4.2.7 夹套的设计 在发酵过程中，需要维持生产菌的适宜的培养条件，其中比较重要的就是保持菌生 长和合成产物所需要的最适温度。因为微生物的生长及产物的合成都是在各种酶催化 下进行的，而温度恰恰是保证酶活性的重要因素，所以在发酵系统中必须保证稳定而 合适的温度环境。发酵过程中，由于菌体对培养基利用而发生的生物反应及搅拌时产 生的摩擦等等，都会产生一定的热量。同时罐壁的散热、水分的蒸发等也带走了一部 分热量。搅拌过程常伴有放热或吸热现象，有时还需要将搅拌容器里的物料维持在一 定的温度下，以利于反应的进行。这样就需对搅拌容器内的物料进行加热或冷却，因 此搅拌设备要设置传热元件。 本设计采用整体式圆筒型夹套，结构简单。由于夹套内无需经常清洗，故可采用不可拆卸式和 罐体连接方式为焊接，外形如图 4-3。 广东海洋大学 2010 届本科生毕业设计 8 图 4-3 夹套示意图 确定夹套各尺寸参数如下： 表 4-2 夹套尺寸参数/mm 代号 i D j D SLR 尺寸 17001804124040 4.3搅拌器结构设计 4.3.1 搅拌器叶轮与罐径比 本设计搅拌器型式采用螺带-螺杆式搅拌器，螺杆与螺带的螺旋方向相反，螺杆带 动物料向下，螺带推动物料向上，如图 4-4 所示。 由于是物料黏度较大，所以叶轮叶径与罐径之比应取得大些，根据文献1表 5-3， 可得叶轮叶径与罐径比为： 98 . 0 9 . 0/ ij DD 式中： 罐体直径，mm； i D 螺带叶轮直径，mm。 j D 广东海洋大学 2010 届本科生毕业设计 9 图 4-4 搅拌器尺寸结构 4.3.2 搅拌器尺寸参数设计 由搅拌器叶轮与罐径比，计算可得螺带叶轮直径为： m666 . 1 53 . 1 7 . 198 . 0 9 . 098 . 0 9.0 ij DD 考虑搅拌器与搅拌罐体的间隙，本次设计采用=1660mm j D 参考文献1表 5-20， 同时应该考虑螺杆叶轮要刮罐底，得螺带螺杆式搅拌器主要 参数如下： 表 4-3 螺带螺杆式搅拌器主要参数/mm 代号 j D j d b 1 S 2 S 1 2 d 尺寸1660300125300600814130 另外，考虑此搅拌器为固体发酵搅拌，根据需要螺杆的有效长度取为 =2400mm，考虑螺带与管壁的间隙，螺带的有效长度取=2150mm 1 h 2 h 广东海洋大学 2010 届本科生毕业设计 10 4.3.3 搅拌器功率计算 根据文献4表 2-4 可以知道螺带-螺杆式搅拌器的转速范围为 0.550r/min，常用 介质黏度范围小于。本设计中，根据实际情况可取搅拌器转速为 18r/min。而smP 5 10 固体发酵物料的黏度比较难确定，本设计是属于高黏度流体搅拌， ，本设计中可取黏度 最大值为。smP 5 10 由此可得出搅拌器搅拌参数为 =0.3r/smin/18rN sPsmPa100105 根据文献4公式（3-40）中高黏度物系搅拌功率计算公式有 131 n spsu n P kKdNKP 式中：P搅拌器功率； 功率常数，查文献4表 3-12 可得单螺带-螺杆搅拌器； p K250 p K N搅拌器转速； n流变参数，本设计中物料属于牛顿流体，故 n=1； d搅拌器叶轮直径； 稠度系数，对于牛顿流体有； psu K psu K Metzner 常数。 s k 可得螺带搅拌功率为 w 2 . 10292110066 . 1 3 . 0250 32131 1 n spsu n P kKdNKP 螺杆搅拌功率为 w75.6011003 . 03 . 0250 32131 2 n spsu n P kKdNKP 故搅拌器功率为 w=10.35kw95.1035275.60 2 . 10292 21 PPP 4.3.4 搅拌轴的设计 广东海洋大学 2010 届本科生毕业设计 11 4.3.4.1 选择轴的材料 本次设计中由于发酵过程中对轴有腐蚀的作用，故考虑用和罐体材料一样 304 不 锈钢，查文献1表 9-105，它的主要力学性能如下： 表 4-4 304 的主要力学性 b S E T 材料牌号 MPa 304520205 1.93 6 10 32.5 4.3.4.2 确定轴的最小直径 按公式 初步计算轴的最小直径 4 j P dKA n 式中 K键槽系数，本设计中取 K=1； A系数，按表中的轴每米允许的扭转角选取，本设计中取 A=110； P电动机额定功率；kW 从电动机到轴的传动效率； 轴的计算转速。 j n/minr mm, 取 d=110mm76.103 18 95 . 0 15 1101 4 4 j n P KAd 轴的最小直径是安装在联轴器处轴的直径，为了使所先的轴的直径与联轴器的孔 径相适应,搅拌轴的公称直径为 130mm. 广东海洋大学 2010 届本科生毕业设计 12 4.3.4.3 轴强度的校验 固态立式在发酵过程中搅拌所受到扭矩较大，设备对搅拌轴的要求较高，又由于轴 受弯矩较小，故采用扭矩强度条件验算驱动轴的强度状态。由公式 进行校验 3 9550000 0.2 TT T P T n Wd 由上式得出，此搅拌轴符合强度要求 4.4.4 密封法兰连接的设计 4.4.1 法兰的工作原理 在石油、化工设备和管道中，由于生产工艺的要求，常采用可拆的连接结构。由 于法兰连接有较好的强度和密封性，适用的尺寸范围较广，在设备和管道上都能应用， 所以，法兰连接应用很普遍。 法兰连接结构是一个组合体，它是有连接件、被连接件。密封原件组成。法兰盘 为被连接件，螺栓、螺母为连接件，垫片为密封原件。上下法兰盘靠螺栓紧固力压紧 垫片，是连接处达到密封，并将两部分设备或管道连在一起。 法兰连接的失效主要表现为泄漏。引起泄漏的因数很多，包括设计、制造、安装 和使用等各个方面。从设计角度应把螺栓法兰连接作为一个系统来考虑。要确保螺栓 法兰各零件有一定的强度，使它在工作条件下长期使用而不被破坏，最基本的要求是 在工作条件下，螺栓法兰整个系统有足够的刚度，控制物料的泄漏，达到“紧密不漏” ， 应按照工作条件选择法兰类型、法兰的公称压力和法兰结构尺寸，达到设计的要求。 4.4.2 法兰的选型 就法兰的承载能力而言，法兰有 3 种类型，即甲型平焊法兰，乙型平焊和长颈对 焊法兰。 MPMPa TT 5 . 3211.18 1302 . 0 18 15 9550000 3 广东海洋大学 2010 届本科生毕业设计 13 参照文献3表 3-1-1 确定法兰的类型：根据圆筒的直径 DN=1700mm，p1.0MPa， 选择乙型 查文献3表 3-1-3 数据设计法兰盘尺寸如下： 图 4-5 法兰尺寸示意图 4.4传动装置结构设计 搅拌设备传动装置系统一般包括电动机、变速器、连轴器、机架、安装底盘及凸 缘法兰等。 4.5.1 凸缘法兰与安装底盖设计 4.5.1.1 确定公称直径 安装底盖与凸缘法兰、机架和轴封的关系可按文献1图 9-3 规定安装，凸缘法兰、 安装底盖、机架和传动轴径 d 的尺寸搭配关系可按文献1表 9-2 规定选取如下： 表 4-5 凸缘法兰、安装底盖、机架和搅拌轴轴径关系/mm 搅拌轴轴径 d 凸缘法兰公称直 径 安装底盖公称直 径 机架公称直径 广东海洋大学 2010 届本科生毕业设计 14 130500500500 4.5.1.2 凸缘法兰选用 凸缘法兰结构型式按文献1图 9-33 选用 LR 型凸缘法兰。 图 4-6 LR 型凸缘法兰 凸缘法兰结构尺寸可按文献1表 9-71 和表 9-72 选用。其设计尺寸参数如下： 表 4-6 凸缘法兰尺寸参数/mm 螺栓 1 d 2 d 3 d 4 d n- M 5 d 6 d 公称 直径 43067056020-M2426585 k1 h 2 h 3 h R 500 62046904 5 4.5.1.3 安装底盖选用 安装底盖结构型式按1图 9-37 选用 RS 整体型。 广东海洋大学 2010 届本科生毕业设计 15 图 4-7 RS 型整体安装底盖 安装底盖结构尺寸可按1表 9-74 和表 9-75 选用。其设计尺寸参数如下： 表 4-7 安装底盖尺寸参数/mm 螺柱孔 2 dk 5 dn 3 d 1 k 公称直径 67062012-26585295 螺纹孔 - 2 n 2 M S 6 d 9 d h 500 12-M20655202608 4.5.2 机架的选用 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，机架内应留有足够 的位置，以容纳联轴器、轴封装置等部件，并保证安装操作需要的空间。大多数情况 下，机架中间还有安装中间轴承装置，以改善搅拌轴的支撑条件。机架的结构可参考 1图 9-45 XD 型单支点机架结构。其中轴承选用双列圆锥滚子轴承 352222 型号。 广东海洋大学 2010 届本科生毕业设计 16 4.5.3 电动机和减速器设计 4.5.3.1 电动机的计算及选用 剧烈的搅拌所施加的剪切力会影响霉菌的形态，促进菌丝过多分枝，而使产量下 降，采用中等程度的搅拌对高产有利。本设计选用工作时的搅拌速度为 18r/min，故可 考虑选用转速较低的异步电动机，适用于启动性能、调速性能及转差率均无特殊要求 的一般机械设备。 电动机额定功率的确定根据文献1公式（9-1） S N PP P 式中:电动机额定功率，kw； N P 搅拌器功率,kw；P 轴封装置的摩擦损失功率,kw； S P 传动装置的机械效率，根据文献1表 9-5，本设计采用双极圆柱齿轮减速 机，取；95 . 0 值的确定可根据文献1机械密封摩擦损失功率计算公式（10-2b）有 S P kw344 . 0 1013010 32 . 132 . 1 0 dPS 故可得出电动机额定功率为 kw256.11 95 . 0 344. 035.10 S N PP P 根据文献5选用电动机型号为 Y160L-4，参数如下： 表 4-8 电动机参数 型号 转速 (r/min) 额定功率 (kw) 满载转速 (r/min) 额定转矩 Y160L-415001514602.3 广东海洋大学 2010 届本科生毕业设计 17 4.5.3.2 减速器的选用 由于电动机的转速和搅拌器转速相差较大，要求减速器有比较大的传动比，本设 计中，考虑采用 CW 系列圆柱齿轮、圆弧圆柱蜗杆减速机。 CW 型减速器是在 W 型基础上将一级带传动改为齿轮传动，传动比更准确，提高传 动精度及传动效率，扩大传动比范围，缩小外形尺寸，使结构更为紧凑。 该型减速器 特别适用于空间位置小，防尘要求高，支撑跨距大的场合，可直接与 T、T、T型 搪玻璃反应罐专用机架配套，也可选择 WJ、DJ、SJ 及 XD、XS 系列带过渡接板的机架。 本设计选用 XD 机架。 图 4-8 CW 型减速器 减速器的选用可参照文献6的选用方法，根据文献6的表 6.72 和表 6.73，确定减 速器载荷性质为均匀载荷，其 选用系数为 8 . 0 A K 传动比 ,选 i=8033.83 18 1500 i 输出转矩 广东海洋大学 2010 届本科生毕业设计 18 选用系数 输入转速 效率传动比输入功率 8 . 9975 c T 8 . 08 . 9 1500 95 . 0 8015 97