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双轴无重力粉体混合机混合单元的设计【优秀机械设备全套课程毕业设计含6张CAD图纸】

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关键词：: 双轴无重力混合机单元机械设计机械设备课程毕业设计双轴无重力粉体混合机混合单元的设计

资源描述：

双轴无重力粉体混合机混合单元的设计

双轴无重力粉体混合机混合的设计

双轴无重力粉体混合机混合单元的设计【优秀机械设备全套课程毕业设计含6张CAD图纸】

【带任务书+开题报告+外文翻译】【38页@正文10500字】【详情如下】【需要咨询购买全套设计请加QQ1459919609】

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任务书

I、毕业设计(论文)题目：

双轴无重力粉体混合机混合单元的设计

II、毕业设计(论文)使用的原始资料(数据)及设计技术要求：

1、生产率：5吨/时；

2、装机容量：11千瓦；

3、分批混合：500kg/批；

4、产品质量：混合均匀度变异系数cv≤5%；

5、能耗：耗电≤5kWh/t；

III、毕业设计(论文)工作内容及完成时间：

1．查阅资料，英文资料翻译（2周）1月3日～1月17日

2．撰写开题报告（1周）1月18日～1月23日

3．设计并绘制混合机混合单元装配图确（5周）2月21日～3月27日

4．绘制主要零件图若干张（4周）3月27日～4月23日

5．编写设计计算说明书（毕业论文）一份（3周）4月25日～5月21日

6．毕业设计审查、毕业答辩（1.5周）5月23日～ 6月2日

Ⅳ 、主要参考资料：

[1] 璞良贵，纪名刚主编.机械设计.第七版.北京：高等教育出版社，2001

[2] 金国淼等.搅拌设备(化工设备设计全书). 北京：化学工业出版社，2002

[3] 徐灏主编，机械设计手册.北京：机械工业出版社，1995.12

[4] 李克永.化工机械手册. 天津: 天津大学出版社，1991.5

双轴无重力粉体混合机混合单元的设计

摘要：混合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，混合操作是从化学工业开始的，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。在工业生产中，大多数的混合操作均系机械混合，以中、低压立式钢制容器的混合设备为主。混合设备主要由混合装置、轴封和混合罐三大部分组成。

本设计的课题是双轴无重力粉尘混合机主要涉及反应混合机的混合单元的设计，主要包括混合罐、电动机及减速器的选型、支撑装置设计、轴的密封设置的设计。

关键词：混合机双轴无重力混合单元机械设计

The design of double-axial without gravity powder mixer's mixing unit

Abstract: Mixing can make two or more different substances dispersed into each other in each other, so as to achieve uniform mixing, that can also speed up the process of heat and mass transfer.In industrial production, mixing operation is started from the chemical industry, focusing on food, fiber, paper, petroleum, water treatment, as part of the process widely used. In industrial production, most of the mixing operations are mechanical mixing system to medium and low voltage vertical mixing equipment based steel containers. Mixing equipment mainly contains three major parts of mixing device,seal and mixed cans.

The design issue is mainly related to biaxial mixer weightless dust mixed reaction mixer unit design, including mixed cans, motor and reducer selection, support equipment design, shaft seal set design.

Keywords: Mixer Axis gravity Mixing unit Mechanical design

1 绪论1

1.1 混合设备在工业生产中的应用1

1.2 混合物料的种类及特性2

2 混合罐结构设计2

2.1 罐体的尺寸确定及结构选型2

2.1.1 筒体及封头型式2

2.1.2 确定内筒体和封头的直径2

2.1.3 确定内筒体高度H3

2.1.4 选取夹套直径3

2.1.5 校核传热面积3

2.2 内筒体及夹套的壁厚计算3

2.2.1 选择材料，确定设计压力4

2.2.2 夹套筒体和夹套封头厚度计算5

2.2.3 内筒体壁厚计算6

2.3入孔选型及开孔补强设计6

2.4混合器的选型8

2.5混合附件9

3 传动装置的设计10

3.1 减速器和电动机的选型条件10

3.2 电动机与减速器的选择10

3.3 联轴器的选型12

3.4 混合轴的设计及其结果验证12

3.5 轴与桨叶、联轴器的连接12

3.5.1 连接形式12

3.5.2 联轴器与轴的连接13

3.6 轴承的设计与校核13

3.6.1 混合轴受力模型选择与轴长的计算14

3.6.2 按扭转变形计算计算混合轴的轴径17

3.6.3 根据临界转速核算混合轴轴径20

3.6.4 按强度计算混合轴的轴径23

3.6.5 按轴封处（或轴上任意点处处）允许径向位移验算轴径24

3.6.6 轴径的最后确定24

4 支撑装置设计24

4.1 混合机的支承部分24

4.1.1 机座25

4.1.2 轴承装置25

4.2 下支撑座的设计26

4.2.1 轴承的选型27

4.2.2 支撑套的设计27

5 轴的密封27

5.1 密封装置的类型27

5.2 轴的密封选择27

5.3 封口锥结构选型与计算28

结论32

参考文献33

致谢34

双轴无重力粉体混合机混合单元的设计

1 绪论

混合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，混合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。

混合操作分为机械混合与气流混合。气流混合是利用气体鼓泡通过液体层，对液体产生混合作用，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。与机械混合相比，仅气泡的作用对液体进行的混合时比较弱的，对于几千毫帕·秒以上的高粘度液体是难于使用的。但气流混合无运动部件，所以在处理腐蚀性液体，高温高压条件下的反应液体的混合时比较便利的。在工业生产中，大多数的混合操作均系机械混合，以中、低压立式钢制容器的混合设备为主。混合设备主要由混合装置、轴封和混合罐三大部分组成。

参考文献

[1] 李庆华主编. 材料力学（第二版）.成都：西南交通大学出版社，2002

[2] 成大先主编. 机械设计手册（第四版）.北京：化学工业出版社，2002

[3] 朱孝录主编. 机械传动装置选用手册 .北京：机械工业出版社，1999

[4] 何鸣新、钱可强主编. 机械制图（第四版）.北京：高等教育出版社，2001

[5] 陈秀宁主编. 机械设计基础（第二版）.杭州：浙江大学出版社，1999

[6] 唐金松主编. 简明机械设计手册.上海：上海科学技术出版社，1992

[7] 何镜民主编. 公差配合使用指南.北京：机械工业出版社，1990

[8] 唐保宁、高学满主编. 机械设计与制造简明手册.上海：同济大学出版社，1993

[9] 甘永立主编. 几何量公差与检测. 上海：上海科学技术出版社，2005

[10] 方昆凡主编 . 公差与配合技术手册.北京：北京出版社，1999

[11] 张祖立，机械设计，中国农业出版社，2004.8。

[12] 哈尔滨工业大学，李益民，机械制造工艺设计简明手册，机械工业出版社，2008。

[13].化工轻工设备机械基础.成都：科技大学出版社，1988年

[14].过程装备控制技术及应用.北京：化学工业出版社.2001年

[15] 璞良贵，纪名刚主编.机械设计.第七版.北京：高等教育出版社，2001

[16] 金国淼等.搅拌设备(化工设备设计全书). 北京：化学工业出版社，2002

[17] 徐灏主编，机械设计手册.北京：机械工业出版社，1995.12

[18] 李克永.化工机械手册. 天津: 天津大学出版社，1991.5

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内容简介：: 南昌航空大学科技学院学士学位论文双轴无重力粉体混合机混合单元的设计学生姓名：徐健班级： 0781051 指导老师：张绪坤摘要：混合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，混合操作是从化学工业开始的，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。在工业生产中，大多数的混合操作均系机械混合，以中、低压立式钢制容器的混合设备为主。混合设备主要由混合装置、轴封和混合罐三大部分组成。本设计的课题是双轴无重力粉尘混合机主要涉及反应混合机的混合单元的设计，主要包括混合罐、电动机及减速器的选型、支撑装置设计、轴的密封设置的设计。关键词：混合机双轴无重力混合单元机械设计指导老师签名： nts南昌航空大学科技学院学士学位论文毕业设计（论文）任务书 I、毕业设计 (论文 )题目：双轴无重力粉体混合机混合单元的设计 II、毕业设计 (论文 )使用的原始资料 (数据 )及设计技术要求： 1、生产率： 5 吨 /时； 2、装机容量： 11 千瓦； 3、分批混合： 500kg/批； 4、产品质量：混合均匀度变异系数 cv 5%； 5、能耗：耗电 5kWh/t； III、毕业设计 (论文 )工作内容及完成时间： 1查阅资料，英文资料翻译（ 2 周） 1 月 3 日 1 月 17 日 2 撰写开题报告（ 1 周） 1 月 18 日 1 月 23 日 3设计并绘制混合机混合单元装配图确（ 5 周） 2 月 21 日 3 月 27 日 4绘制主要零件图若干张（ 4 周） 3 月 27 日 4 月 23 日 5编写设计计算说明书（毕业论文）一份（ 3 周） 4 月 25 日 5 月 21 日 6毕业设计审查、毕业答辩（ 1.5 周） 5 月 23 日 6 月 2 日 nts南昌航空大学科技学院学士学位论文、主要参考资料： 1 璞良贵，纪名刚主编 .机械设计 .第七版 .北京：高等教育出版社， 2001 2 金国淼等 .搅拌设备 (化工设备设计全书 ). 北京：化学工业出版社， 2002 3 徐灏主编，机械设计手册 .北京：机械工业出版社， 1995.12 4 李克永 .化工机械手册 . 天津 : 天津大学出版社， 1991.5 5 Bathala C. Redlaty, V. S. Muvthy, Madaboosi S. Ananth, Chamarti D. P. Rao. Modeling of continuous Fertilizer Cranulation process for control. Part. Part. Syst. Charact 15(1998):156-160 航空工程系机械设计制造及其自动化专业类 0781051 班学生（签名）：日期： 2011 年 01 月 03 日指导教师（签名）：助理指导教师 (并指出所负责的部分 )：机械设计制造及其自动化系（室）主任（签名）：附注 :任务书应该附在已完成的毕业设计说明书首页。 nts南昌航空大学科技学院学士学位论文学士学位论文原创性声明本人声明，所呈交的论文是本人在导师的指导下独立完成的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含法律意义上已属于他人的任何形式的研究成果 ,也不包含本人已用于其他学位申请的论文或成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式表明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权南昌航空大学科技学院可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。作者签名：日期：导师签名：日期： nts南昌航空大学科技学院外文翻译 1 关于离心流化床烘干机热量与质量传递的试验研究 M.H Shi， H.Wang， Y.L.Hao 中国南京东南大学电力工程系 210096 摘要我们正在做一项热量和质量传递特性的试验研究，就是前两天潮湿的物质在离心流化床（ CFB）烘干机的干燥过程。每分钟转数要 300 到 500 之间。测试材料有湿的沙，玻璃粉和切成片的食物。入口和出口的气体温度和湿球温度，以及床的温度都被测出。通过质量平衡法，在气体阶段立即决定了水分含量。可以测出表面气流速度、颗粒直径和形状、床的厚度、床的转数以及干燥特性最初的温度的影响。我们获得了一个经验系数，可以用来计算在离心流化干燥器内气体颗粒的热量传递系数。关键词：干燥；热量和质量传递；离心流化床 1. 引言 CFB 干燥是一项新技术，潮湿的材料要离心力范围内通过机床的旋转来完成一个被高度提高的热量和质量传递。这种机床本质上是一个围绕对称轴旋转的圆柱形篮子，上面有一个能渗水的圆柱形墙体。干燥物进入篮子，因为旋转产生的强大的离心力，它们被迫在篮子周围形成一个环形层。气体通过能渗水的圆柱墙注入，当力量通过流化介质平衡了离心力，机床开始流化。不像垂直机床一样有一个固定的引力力场，离心床的体积力成为一个可调节的参数，这个参数由旋转速度和篮子的半径决定。原则上，在任何气体流速情况下，通过改变机床旋转速度都能达到最小流化作用。用一个比引力还大得多的强离心力场，机床可以经得起一个大的流速，而不形成大的气泡。因此，在高气体流速下气体 -液体的联系得到了改进，并且在干燥过程中能达到热量和质量传递。因为这个原因， CFB 干燥器在干燥业得到颇多关注。文献中只能找到一些研究 CFB 干燥的调查著作。拉扎尔和法卡斯 1,2布朗 3执行了 CFB 切片水果和蔬菜的干燥过程，卡尔森 4调查了 CFB 大米干燥情况。这些调查报告都非常的有益，但它们主要关注的是工业申请 CFB 的可能性。 CFB 的流动行为和干燥特性是非常复杂的，并且仍然不是很清楚。为了评估物体表面温度，从气体到物体的热量传递知道是标非常有必要的。为了特定的目的，定量的 CFBs 热量传递特性的知识是必须的。在这篇论文中，做了一个关于流动行为和 CFB 的气体 -液体的热量和质量传递特性的试验，影响干燥过程的主要因素被检测和讨论。 nts南昌航空大学科技学院外文翻译 2 2. 实验装置图 1 为实验装置示意表。一个围绕水平轴的圆柱形篮子安装在一个密封的圆柱形盒子内。篮子直径为 200mm，宽度为 80mm。篮子的侧面有直径为 3mm 的洞，用来分散气体，有 22.7%的开放区域。图 1.实验装置内表覆有 200个不锈钢丝网，用来防止机床材料腐蚀。在篮子末端墙体的中心处有一个直径为 80mm的洞，用来排出气体。一个变速发动机被用来转动篮子，通过一个轴来连接篮子墙体的另一端。用一个 LZ-45转速计来测量发动机的转速。空气由一个鼓风机吹入。空气质量流率的测量采用孔板流量计。空气加热使用的是一个电热器。一个t形管阀是用来控制流体方向。空气温度稳定在期望值 (约 100 )后，打开球上的阀门，干燥实验便开始了；热空气流经分散器到达机床后进入大气层。压降是通过一个 U形量表来测量的。一个压力探针沿着中心线伸到篮筐里，离端壁 10毫米远。在相同的操作条件下，也进行了不使用机床材料来获取穿过分散器的压力差异的试验。穿过机床的压降通过 pBed = pTotal p分散器来测量。入口气体温度、出口气体温度和在不同位置的床温度随时间变化是使用热电偶探头来测量的，数据记录是采用3497A记录数据采集 /控制单元。在干燥过程中测试材料的含水量是通过在气体阶段的nts南昌航空大学科技学院外文翻译 3 水分平衡法来测量，即通过测量在气体阶段用干湿灯泡温度计来入口与出口处的湿润度。图 2.离心流化床的一个特别部分时间间隔从 tj到 tjC1的水分平衡是 1 1)(tjtjxjxj dxMsdtH i nH ou tG（公式 1）。在时间 tj+1,测试材料的水含量是dtttG HHMxx inoutsjjjj)(11 (公式 2）。采用干燥重量法测试材料样品达到初始含水率 ,我们能得到随着时间的含水率的变化 ,因而 ,干燥率计算为 dtdxR SMps（公式 3） . 干燥的表面 Sp作为测试材料全部表面积为VaV dSpsp )1(6 （公式 4）。忽略射线热传导和周围的热损失，如图 2所示，不同体积时 , 在任何给定的时间机床的能量等式是这样的：dllhaHdG TTrTc sggpg )(2 0 （公式 5）。该方程可以使用在整个机床来获得传热系数 : )ln ()2( ,0 TTTTrGcsingso u tgpgLLaHh （公式 6） 3.结果与讨论 3.1.机床的压降与初始流化特性图 3显示机床压降的变化，沙床表面气流速度 ,在干燥测试中不同的旋转速度，在初始流化阶段 ,压降增大均随着流速。 nts南昌航空大学科技学院外文翻译 4 图 3.CFB沙子的流化曲线 (dpD0.245 mm, nD400rpm).材料 (上 /下 ): (m/h) 沙 ; (d/s) 玻璃珠当到达临界点时，压降将保持几乎不变。但是，切片，观察成块的材料所得的结果不同。压降曲线有一个最大值，它对应的临界液化点 ,如图 4。在初始流化阶段 ,慢慢增大压力降的增加与流速。当达到临界点 ,压降随着气速的增加而下降。这是因为在离心力场内，切片材料的自锁现象逐渐减弱 ,并且因为机床变得统一。这造成了一个流阻。降低机床转速可以降低机床压降和临界气速，如图 4。这是由于减在了床上旋转速度就会削弱离心力场和导致流动阻力减少。它也可以从图4看出来 :切片土豆的临界流化速度要小于块状土豆，是由于片状材料更大地触风面积。图 4.不同形状材料的流化曲线（切片土豆 10mm_10mm_1.5 mm, nD300 rpm; (h) 块状土豆5mm_5mm_5 mm, nD300 rpm; (s)块状土豆 5mm_5mm_5 mm, nD250 rpm. nts南昌航空大学科技学院外文翻译 5 3.2.干燥曲线典型的气体温度和机床层温度曲线和湿沙的干燥曲线的在间歇干燥过程中显示如图 5。图 5.CFB间歇干燥曲线 (sand,dpD0.411mm,MD2.48kg, !D41.9rads1,U0D1.71ms1,HinD0.016kg kg1): (1) Tg;in ; (2) Tg;out ;(3) Tb; (4) R; (5) x. 并且，片状材料机床的压降也小于块状物料机床，是因为碎片材料在 CFB有更好的流化特性。这从理论性颗粒物质模型 6是获得的初始流化关系并不适合切片材料。不同形状切片材料的初始流化条件是试验性的，单独决定的。图 6片状土豆的水份含量变化（曲线 6）和干燥率（曲线 7）这也显示出像沙子这种干燥材料的特点 ,其中水分含量主要是表面的水分 , 就像在一个普通的干燥机，整个干燥过程即可分为三个阶段。在一个简短的初期阶段 ,材料预nts南昌航空大学科技学院外文翻译 6 热和干燥速度迅速增加 ; 机床温度增加到一个稳定值。第二阶段是干燥速率恒定阶段 ,从气体到材料的热量转移完全为材料表面水分的蒸发。材料温度保持不变 ,干燥速率也不变。最后一个阶段被称为降速阶段，材料的温度和干燥速率也逐渐增加，直到干燥过程的最后。 CFB片状食品产品的干燥行为与图 6所示的沙子又有些不同。显然 ,CFB切片土豆的干燥特性与在传统的干燥过程基本相似。在一开始 ,有一个短暂的最初阶段。在这一时期 ,机床材料预先加热 ;机床温度迅速达到一个稳定值，干燥速率快速增加。这个初步的时期之后是一个干燥速率稳定阶段。在恒定的速率期 ,测试材料的表面覆盖着一层很薄的水膜。气体流动至材料的热转移用来完全蒸发水分 ,所以切片材料的温度保持平衡，温度和干燥速度是在最大值。这是很重要的 ,土豆的主要的水分含量是细胞水分 ,所以恒定的速率时期是很短暂的。最重要的干燥过程是在降速时期完成的。在降速时期 ,表面附近的干燥层出现并由于内部水分外流的运输阻力更大而逐渐减弱。这导致热传递阻力增加 ,干燥速率在第一阶段迅速降低。干层后的温度已上升到一定的值 ,干燥速率慢慢的减少。这表明 ,在该降速时期，切片土豆在循环流化床干燥机可以分开成两个不同的阶段。这对工程设计与操作都至关重要。实验结果表明 , 干燥过程中切片土豆比块状土豆有一个更大的干燥速率和较短的干燥时间。这是因为在切片材料中从内细胞到外蒸发表面的水分运输距离比在块状材料中要短。特别值得一提的是，在干燥过程中，在第二阶段的降速时期片状材料更短。一般来说 ,由于薄片材料可能被流态化和混合得很好 ,干燥时间极短。例如 ,CFB切片土豆的干燥时间比隧道式干燥机短 15倍，比常规流化干燥器短 5倍。 3.3.操作参数的影响 3.3.1表面气体流速很明显 ,表面流速的增加将增加流化的程度 ,因此 ,气体阶段与固体阶段之间的热量与质量传递可能会大幅提高。这导致了干燥速度更大和干燥时间短 ,是 ,如图 7。这临界水分含量会随气流速度增加而增加，如图 7虚线所示。对于食品原料 ,实验结果表明 ,在稳定速度时期和在第一时期，干燥速度会随着在低气流速度区域的气体流速的增加而增加。因此 ,总干燥时间会减少。然而 ,当流速增加到一定值 ,恒定的速率会消失 ,降速时期的第一阶段减短而第二阶段增长。 nts南昌航空大学科技学院外文翻译 7 . 图 7表观气速对水分含量的影响 (dpD0.411 mm, MD2.50 kg, !D41.9 rad s1, HinD0.016 kg kg1): (1) U0D1.66ms1; (2) U0D2.17ms1. M.H. Shi et al. / 化工杂志 78 (2000) 107113 111 总干燥时间就会保持不变 ;这是因为马铃薯的主要水含量是内层细胞水和主要的干燥过程是在降速时期的第二阶段。增加进口燃气温度 ,所有的干燥速率和干燥周期总数增加，干燥时间就减少。然而 ,燃气温度的增加会受制于干燥食物的质量。我们的测试中 ,最好的入口气体温度大约是 100-110 。实验结果也表明 , 在相同的操作条件下，固定尺寸的切片萝卜的干燥速率比切片土豆的更大。这是因为微观组织的测试实例表明 ,萝卜比土豆有一个更大的带有一种更加规则性排列细胞结构，而且，萝卜细胞里液体的粘性更小；这些结构特点让萝卜容易干燥。 3.3.2.旋转速度相同的气速 ,降低床上旋转速度将会减少离心力作用于物质的流态化程度 ,而提高材料的流化程度 ;这导致气体阶段和固体阶段之间的热量和质量传递会增加。因此 ,当减少机床的旋转速度 ,干燥速度增加了 ,如图 8。并且整个机床的干燥过程会比较均匀。这意味着 ,对于 CFB一个给定的材料干燥 ,机床转速应尽量放低，直到流化状态可能就不能维持。当通过提高在 CFB干燥器内的气体速度来增强干燥过程，同时 ,必须增加速度 ,避免干燥材料从机床上吹出去。在理论上 ,通过限制 CFB机床的旋转速度，在任何气体流速下机床操作都能是最佳流化状态。 nts南昌航空大学科技学院外文翻译 8 图 8.旋转速度的影响 (dpD0.411 mm, MD2.41 kg, U0D 1.43ms1, HinD0.0123 kg kg1): (1) !D52.4 rad s1; (2) !D41.9 rad s1. 图 9. 粒子直径的影响 (MD2.4 kg, !D41.9 rad s1, U0D 1.43ms1, HinD0.0123 kg kg1): (1) dpD0.245 mm; (2) dpD0.411 mm. nts南昌航空大学科技学院外文翻译 9 3.3.3.粒子直径图 9显示了 CFB下粒子直径对干燥行为的影响。显而易见的是 ,对于走直径更大的粒子，由于气体和固体颗粒之间更大的下滑速度，干燥过程中的热量与质量传递将会增强。因此 ,CFB干燥速率会随着粒子直径的增加而增加，如图 9所示。然而 ,随着增加物质维度 ,内部传热传质阻力会增加 ,因此 ,对于一个给定的干燥材料 ,在特定操作条件下，那对于决定干燥过程中最佳材料规模是非常重要的。 3.3.4.机床厚度图 10显示初始床厚度的影响上干燥工艺。可以看出 ,以提高料层厚度 ,干燥速率会减少 ,这是因为气体阶段和固体阶段之间的热量与质量传递的驱动力在陕窄的机床条件下更大。图 10. 机床厚度的影响 (dpD0.411 mm, !D41.9 rad s1, U0D1.43ms1, HinD0.0123 kg kg1): (1) L0D30 mm; (2) L0D20 mm. 112 M.H. Shi et al. / 化工杂志 78 (2000) 107113 nts南昌航空大学科技学院外文翻译 10 图 11.初始水分含量 (dpD0.411 mm, MD2.48 kg, !D41.9 rad s1, U0D1.71ms1, HinD0.016 kg kg1): (1) x0D0.221 kg kg1; (2) x0D0.0574 kg kg1. 3.3.5.初始水分含量的影响很明显 ,初始水分含量越大的材料干燥时间更长 (图 11),但是干燥特性都是相同的。唯一的区别在于恒定速率阶段的持续时间。 3.4.热量传递关联性 65%的实验操作都是通过湿沙和玻璃珠进行的，机床高度固定为 10-30mm之间，雷诺系数从 5.47到 35.3以及离心力这重力的 10.08到 28倍。热量传递系数被转换成努塞系数，看作是平均温度下的平均直径和热电导率。使用迴归分析的程式，获得了在干燥过程中的 CFB气体与粒子间热量传递的无量纲关联。扩散系数的指数比 (Prandtl号码 )已被假设为 1 / 3; nts南昌航空大学科技学院外文翻译 11 图 12.试验结果与计算结果的比较 )RePr1079.021.048.059.1315 (33.5gspocNu dLF （公式 7）因此，合适的参数范围内对上述二者的相互关系是 ,FcD10.0-28.0 ReD5.0-42.0。努塞尔系数定义为 NuDhdp / ;雷诺数为 ReD gU0dp / ;普朗特数是 PrDCpg / ; 然后 ,无量纲的离心力被定义为 Fc=ro /g。图 12显示的是试验的热量传递与公式 7的计量值比较。这项工作测试得到的所有数据偏差在 25%以内。 4. 结语 1.CFB可能可以在填充床上操作 ,刚刚出现的流化或流化机床在给定的流速下，通过使用一个强流率的离心力场，可以维持稳定的流化状态。 2.CFB分散器附近没有明显的“活跃区域” 。在表观气速、粒子直径、粒子形状因子、粒子密度、机床厚度和机床转速的影响下，气体与团体之间的热传递产生。 3.CFB干燥器中，干燥过程可以分为三个阶段 ,干燥速度随着表观气速和颗粒直径的增加及旋转速度和初始机床厚度的减少而增加， 4在 CFB中切片食品产品能够流化和混合和非常好。压降曲线有一个最大值，临界流化参数随着干燥产品及材料本身形状和大小的变化及操作条件的变化而变化。 5.切片食品产品可以干得很好很快。干燥的主要过程是在降速期间 ,干燥速率速率取决于干燥产口的材料、形状、和尺寸以及操作条件。 nts南昌航空大学科技学院外文翻译 12 5术语 a 颗粒表面每单位体积 Cpg,Cps 气体或固体的比热容 Dp 平均粒子直径 DAB 分子扩散性 Fc 无量钢的离心力， G 气体质量流率 h 热传系数 H 机床宽度；气体可湿性 Lo 固定床厚度 M 干燥材料的重量 n 机床转速（每分钟转速） Nu 努塞尔数， hdp/ P 压降（ kpa） Pr 普朗特系数， R 干燥速率 Re 雷诺系数 T 温度 U0 表面气体流速 x 水分含量希腊字母多孔性导电性气体粘度气体运动粘度 sg,气体或固体密度 s球形角速度 nts南昌航空大学科技学院外文翻译 13 致谢本项目由中国国家自然科学基金会支持。参考文献 1 M.E. Lazar, D.F. Farkas, The centrifugal fluidized bed. 2. Drying studies on piece form foods, J. Food Sci. 36 (1971) 315319. 2 M.E. Lazar, D.F. Farkas, J. Food Sci. 44 (1979) 242246. 3 G.E. Brown, D.F. Farkas, Centrifugal fluidized bed, Food Technol. 26 (12) (1972) 2330. 4 R.A. Carlson, R.L. Roberts, D.F. Farkas, Preparation of quick cooking rice products using a centrifugal fluidized bed, J. Food Sci. 41 (1976) 11771179. 5 D.F. Hanni, D.F. Farkas, G.E. Brown, Design and operating parameters for a continuous centrifugal fluidized bed drier, J. Food Sci. 41 (1976) 11721176. 6 C.I. Metcalfe, J.R. Howard, Fluidization, Cambridge University Press, Cambridge, 1978, pp. 276327. nts 毕业设计（论文）题目：双轴无重力粉体混合机混合单元的设计系别航空工程系专业名称机械设计制造及其自动化班级学号 078105125 学生姓名徐健指导教师张绪坤二 O 一一年六月 nts 毕业设计（论文）开题报告题目双轴无重力粉体混合机混合单元的设计专业名称机械设计制造及其自动化班级学号 078105125 学生姓名徐健指导教师张绪坤填表日期 2011 年 1 月 21 日 nts 一、选题的依据及意义：本课题符合本专业贯彻因材施教的原则的培养目标及教学基本要求；课题结合了生产科研和实验室的建设任务；课题的类型可能多种多样；在保证教学基本要求的前提下，使毕业设计在教学计划的时间内经过努力能够完成。混合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，混合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。随着计算机技术的高速发展， CAD（计算机辅助设计）与 CAE（计算机辅助分析）得到了广泛的应用，因此，对混合机设计并进行简单的分析能够为今后的工作积累一些经验，以便毕业后能很快适应现代化的工作环境；通过运用四年来学过的专业知识，使用现代化的设计手段，检索国内外资料，使自己的专业综合能力得到提高，以适应以后工作岗位的要求；通过与同学探讨，请教指导老师提高了沟通能力。二、国内外研究概况及发展趋势（含文献综述）：研究概况：目前国内混合机，均向着混合精度高、速度快、残留量小、低耗高效、系列化和适用范围广等方向研制和发展，其中以双轴无重力卧式混合机的发展为迅速。国内各企业、科研部门所研制的卧式双轴无重力混合机机型结构基本相同。国外的双轴无重力混合机在 20世纪 80年代末已经开始研制，挪威 Forberg公司在上 20 世纪 90 年代初推出了双轴无重力系列混合机 8，其有效容积 25 至 5000，结构特点、混合机理、传动方式与国内双轴桨叶式混合机基本相同。目前国外流行的翻转双轴无重力混合喷涂机是在普通双轴桨叶无重力式混合机基础之上研制而成的。但需要增加一系列的液体喷涂和真空管道以及一套机体翻转及传动机构，结构略显复杂。发展趋势：混合是现代工业不可缺少的生产工艺，随着中国工业的不断发展，混合系统及混合设备的发展将越来越强大。混合覆盖着整个工业领域，如化工、食品、建材、药品、化肥，我们每天每时使用的产品在生产中至少有一步混合工艺。无重力混合机广泛用于化工、化妆品、洗涤剂、农药、染料、食品、酿造、饲料、建材、陶nts瓷、涂料、树脂等物料的混合。无重力混合机具有混合时间短、混合均度高等特点。其属于新型高效类混合设备，性能远比常规的双螺旋环带混合机优越。而快速无残留双轴无重力混合机也将为国内物料机械的进步掀开新的一页。三、研究内容及实验方案：研究内容：本设计的课题是双轴无重力粉尘混合机主要涉及反应混合机的混合单元的设计，主要包括混合罐、电动机及减速器的选型、支撑装置设计、轴的密封设置的设计。实验方案： (1).结构尺寸的确定； (2).混合机大小的确定及转速和功率的计算； (3).由混合机功率来做电机的选型设计； (4).由电机的型号尺寸来做联轴器的选型设计； (5).由联轴器的型号尺寸来决定轴径以及对所决定的轴径验证； (6).由轴径来做轴承的选型； (7).由轴承的尺寸来做机座及支撑座的选型设计四、目标、主要特色及工作进度 1 目标：把大学四年里所学的专业知识系统地复习一遍，也学到了更多的知识，为以后工作打下基础。 2 主要特色：根据原始数据设计双轴无重力混合机，用 CAD,Word 软件完成本次课程设计。 3 工作进度： 1查阅资料，英文资料翻译（ 2 周） 2撰写开题报告（ 1 周） 3设计并绘制混合机混合单元装配图确（ 5 周） 4绘制主要零件图若干张（ 4 周） 5编写设计计算说明书（毕业论文）一份（ 3 周） 6毕业设计审查、毕业答辩（ 1.5 周） nts 五、参考文献 1 李庆华主编 . 材料力学（第二版） .成都：西南交通大学出版社， 2002 2 成大先主编 . 机械设计手册（第四版） .北京：化学工业出版社， 2002 3 朱孝录主编 . 机械传动装置选用手册 .北京：机械工业出版社， 1999 4 何鸣新、钱可强主编 . 机械制图（第四版） .北京：高等教育出版社， 2001 5 陈秀宁主编 . 机械设计基础（第二版） .杭州：浙江大学出版社， 1999 6 唐金松主编 . 简明机械设计手册 .上海：上海科学技术出版社， 1992 7 何镜民主编 . 公差配合使用指南 .北京：机械工业出版社， 1990 8 唐保宁、高学满主编 . 机械设计与制造简明手册 .上海：同济大学出版社， 1993 9 甘永立主编 . 几何量公差与检测 . 上海：上海科学技术出版社， 2005 10 方昆凡主编 . 公差与配合技术手册 .北京：北京出版社， 1999 11 张祖立，机械设计，中国农业出版社， 2004.8。 12 哈尔滨工业大学，李益民，机械制造工艺设计简明手册，机械工业出版社， 2008。 13.化工轻工设备机械基础 .成都：科技大学出版社， 1988 年 14.过程装备控制技术及应用 .北京：化学工业出版社 .2001 年 15 璞良贵，纪名刚主编 .机械设计 .第七版 .北京：高等教育出版社， 2001 16 金国淼等 .搅拌设备 (化工设备设计全书 ). 北京：化学工业出版社， 2002 17 徐灏主编，机械设计手册 .北京：机械工业出版社， 1995.12 18 李克永 .化工机械手册 . 天津 : 天津大学出版社， 1991.5 19 Bd.H.Ernst Die Hebezeuge， 1999 20 Lawrence S. Gould. Solid Modelers Are Doing More of the Manual Design Work 21 Dirk Spindler Georg von Petery INA-Schaeffler KG. Angular Contact Ball Bearings for a Rear Axle Differential.SAE ， 2003 22 Bathala C. Redlaty, V. S. Muvthy, Madaboosi S. Ananth, Chamarti D. P. Rao. Modeling of continuous Fertilizer Cranulation process for control. Part. Part. Syst. Charact 15(1998):156-160 nts南昌航空大学科技学院学士学位论文 1 双轴无重力粉体混合机混合单元的设计 1 绪论混合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，混合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。混合操作分为机械混合与气流混合。气流混合是利用气体鼓泡通过液体层，对液体产生混合作用，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。与机械混合相比，仅气泡的作用对液体进行的混合时比较弱的，对于几千毫帕秒以上的高粘度液体是难于使用的。但气流混合无运动部件，所以在处理腐蚀性液体，高温高压条件下的反应液体的混合时比较便利的。在工业生产中，大多数的混合操作均系机械混合，以中、低压立式钢制容器的混合设备为主。混合设备主要由混合装置、轴封和混合罐三大部分组成。 1.1 混合设备在工业生产中的应用混合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混合操作。混合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，混合设备作为反应器约占反应器总数的 99%。混合设备的应用范围之所以这样广泛，还因混合设备操作条件（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。混合设备的作用如下：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。混合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混合设备。 1.2 混合物料的种类及特性混合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。在混合设备中由于混合器的作用，而使流体运动。 nts南昌航空大学科技学院学士学位论文 2 2 混合罐结构设计本课题的主要设计参数是： 1、生产率： 5吨 /时； 2、装机容量： 11 千瓦； 3、分批混合： 500kg/批； 4、产品质量：混合均匀度变异系数 cv 5%； 5、能耗：耗电 5kWh/t； 2.1 罐体的尺寸确定及结构选型 2.1.1 筒体及封头型式选择圆柱形筒体，采用标准椭圆形封头 2.1.2 确定内筒体和封头的直径发酵罐类设备长径比取值范围是 1.72.5，综合考虑罐体长径比对混合功率、传热以及物料特性的影响选取 / 2.5iHD根据工艺要求，装料系数 0.7 ，罐体全容积 39Vm ，罐体公称容积（操作时盛装物料的容积） 39 0 . 7 6 . 3gV V m 。初算筒体直径 iii DHDHDV 44 2 34igiDHVD 即 mDi 66.17.05.214.33.643 圆整到公称直径系列，去 mmDN 1700 。封头取与内筒体相同内经，封头直边高度mmh 402 ， 2.1.3 确定内筒体高度 H 当 mmhmmDN 40,1 7 0 0 2 时，查化工设备机械基础表 16-6 得封头的容积30.734vm nts南昌航空大学科技学院学士学位论文 3 224 ( 9 0 . 7 3 4 ) 3 . 6 43 . 1 4 1 . 74 iVvHmD ，取 3.7Hm 核算 /iHD与 / 3 . 7 / 1 . 7 2 . 1 8iHD ，该值处于 1.72.5 之间，故合理。 226 . 3 0 . 6 9 1 . 7 3 . 7 0 . 7 3 444ggiVVV D H v 该值接近 0.7 ，故也是合理的。 2.1.4 选取夹套直径表 1 夹套直径与内通体直径的关系内筒径 ,iD mm500 600 700 1800 2000 3000 夹套 ,jD mm50iD100iD200iD 由表 1，取 1 0 0 1 7 0 0 1 0 0 1 8 0 0jiD D m m 。夹套封头也采用标准椭圆形，并与夹套筒体取相同直径 2.1.5 校核传热面积工艺要求传热面积为 211m ，查化工设备机械基础表 16-6 得内筒体封头表面积23 .3 4 , 3 .7iA m m 高筒体表面积为 21 3 . 7 3 . 1 4 1 . 7 3 . 7 1 9 . 7 5iA D m 总传热面积为 3 . 1 4 1 9 . 7 5 2 3 . 0 9 1 1A 故满足工艺要求。 2.2 内筒体及夹套的壁厚计算 2.2.1 选择材料，确定设计压力按照钢制压力容器（ 150 98GB ）规定，决定选用 0 18 9Cr Ni 高合金钢板，该板材在 150Co 一下的许用应力由过程设备设计附表 1D 查取， 1 0 3t M Pa ，常温屈服极限 137s MPa 。 nts南昌航空大学科技学院学士学位论文 4 计算夹套内压介质密度 31 0 0 0 /kg m 液柱静压力 1 0 0 0 1 0 3 . 7 0 . 0 3 7g H M P a 最高压力m ax 0 .5P M Pa设计压力m a x1 . 1 0 . 5 5P P M P a所以 0 . 0 3 7 5 % 0 . 0 2 7 5g H M P a P M P a 故计算压力 0 . 5 5 0 . 0 3 7 0 . 5 8 7cP P g H M P a 内筒体和底封头既受内压作用又受外压作用，按内压则取 0 .5 8 7cP M Pa，按外压则取 0.5cP MPa2.2.2 夹套筒体和夹套封头厚度计算夹套材料选择 235QB 热轧钢板，其 2 3 5 , 1 1 3ts M P a M P a夹套筒体计算壁厚j2 cjj t cPDP 夹套采用双面焊，局部探伤检查，查过程设备设计表 4-3 得 0.85 则 0 . 5 5 1 8 0 0 5 . 1 72 1 1 3 0 . 8 5 0 . 5 5j mm 查过程设备设计表 4-2取钢板厚度负偏差1 0.8C mm，对于不锈钢，当介质的腐蚀性极微时，可取腐蚀裕量2 0C，对于碳钢取腐蚀裕量2 2C mm，故内筒体厚度附加量12 0 . 8aC C C m m ，夹套厚度附加量12 2 . 8bC C C m m 。根据钢板规格，取夹套筒体名义厚度 14nj mm 。夹套封头计算壁厚kj为 0 . 5 5 1 8 0 0 5 . 1 62 0 . 5 2 1 1 3 0 . 8 5 0 . 5 0 . 5 5cjkj t cPD mmP 取厚度附加量 2.8C mm ，确定取夹套封头壁厚与夹套筒体壁厚相同。 nts南昌航空大学科技学院学士学位论文 5 2.2.3 内筒体壁厚计算按承受 0.587MPa 内压计算焊缝系数同夹套，则内筒体计算壁厚为： 0 . 5 8 7 1 7 0 0 5 . 7 22 2 1 0 3 0 . 8 5 0 . 5 8 7cjt cPD mmP 按承受 0.55MPa 外压计算设内筒体名义厚度 12n mm ，则 1 2 0 . 8 1 1 . 2e n aC m m ，内筒体外径2 1 7 0 0 2 1 1 . 2 1 7 2 2 . 4o i nD D m m 。内筒体计算长度 112 8 0 0 ( 4 2 5 1 2 ) 2 9 4 5 . 733jL H h m m 。则 / 1.71oLD， / 1 5 3 .7 9oeD ，由过程设备设计图 4-6查得 0.0004A ，图 4-9查得 50B MPa ，此时许用外压 P 为： 5 0 1 1 . 2 0 . 3 3 0 . 5 51 7 2 2 . 4eoBP M P a M P aD 不满足强度要求，再假设 16n mm ，则 1 6 0 . 8 1 5 . 2nae C m m ，2 1 7 0 0 2 1 5 . 2 1 7 3 0 . 4o i nD D m m ，内筒体计算长度 112 8 0 0 ( 4 2 5 1 6 ) 2 9 4 733jL H h m m 则 / 1.7oLD， / 1 1 3 .8 4oeD 查过程设备设计图 4-6 得 0.0006A ,图 4-9得 60B MPa ，此时许用外压为： 6 0 1 5 . 2 0 . 5 6 2 0 . 5 51 7 3 0 . 4eoBP M P a M P aD 故取内筒体壁厚 16n mm 可以满足强度要求。考虑到加工制造方便，取封头与夹套筒体等厚，即取封头名义厚度 16nk mm 。按内压计算肯定是满足强度要求的，下面仅按封头受外压情况进行校核。封头有效厚度 1 6 0 . 8 1 5 . 2e mm 。由过程设备设计表 4-5 查得标准椭圆形封头的形状系数1 0.9K ，则椭圆形封头的当量球壳内径1 0 . 9 1 7 0 0 1 5 3 0iiR K D m m ，计算系数nts南昌航空大学科技学院学士学位论文 6 A 1 5 . 20 . 1 2 5 0 . 1 2 5 0 . 0 0 1 2 4 21530eiA R 查过程设备设计图 4-9 得 110B MPa 1 1 0 1 5 . 2 1 . 0 9 0 . 5 51530eiBP R 故封头壁厚取 16mm 可以满足稳定性要求。 2.2.4 水压试验校核试验压力内同试验压力取 0 . 1 0 . 5 8 7 0 . 1 0 . 6 8 7TcP P M P a 夹套实验压力取 0 . 1 0 . 5 5 0 . 1 0 . 6 5TcP P M P a 内压试验校核内筒筒体应力 () 0 . 6 8 7 ( 1 7 0 0 1 5 . 2 ) 4 4 5 . 62 2 1 5 . 2 0 . 8 5T i e iTi eiPD M P a 夹套筒体应力 () 0 . 6 5 ( 1 8 0 0 1 1 . 2 ) 6 1 . 82 2 1 1 . 2 0 . 8 5T j e jTj ejPD M P a 而 0 . 9 0 . 9 1 3 7 1 2 3 . 3si M P a 0 . 9 0 . 9 2 3 5 2 1 1 . 5sj M P a 故内筒体和夹套均满足水压试验时的应力要求。外压实验校核由前面的计算可知，当内筒体厚度取 16mm 时，它的许用外压为 0 .5 6 2P M P a ，小于夹套 0.6MPa 的水压试验压力，故在做夹套的压力实验校核时，必须在内筒体内保持一定压力，以使整个试验过程中的任意时间内，夹套和内同的压力差不超过允许压差。 2.3 入孔选型及开孔补强设计入孔选型选择回转盖带颈法兰入孔，标记为：入孔 PN2.5,DN450,HG/T 21518-2005,尺寸如下表所示 : nts南昌航空大学科技学院学士学位论文 7 密封面形式公称压力 PN（ MP）公称直径 DN wdsd D 1D1H2Hb 突面（ RF） 4.0450 480 14 451.6 685 610 270 137 571b2bA B L od螺柱螺母螺柱总质量（ kg ）数量直径长度 4146375 175 250 24 20 40 3 3 2 1 6 5M 245 开孔补强设计最大的开孔为入孔，筒节 16nt mm ，厚度附加量 0.6C mm ，补强计算如下：开孔直径 4 5 0 2 0 . 6 4 5 1 . 2d m m 圆形封头因开孔削弱所需补强面积为： 2 ( ) ( 1 )n t rA d C f 入孔材料亦为不锈钢 0Cr18Ni9，所以 1.0rf 所以 21 . 5 8 7 1 7 0 04 5 0 0 2 5 6 0 . 32 1 0 3 0 . 8 5 0 . 5 . 5 8 7A m m 有效补强区尺寸：1 4 5 1 . 2 1 6 8 4 . 9 7nth d m m 2 2 4 5 1 . 2 9 0 2 . 4B d m m m 在有效补强区范围内，壳体承受内压所需设计厚度之外的多余金属面积为： 1 ( ) ( ) 2 ( ) ( ) ( 1 )e n t e rA B d C f 故 21 ( ) ( ) 4 5 1 . 2 ( 1 5 . 2 5 . 7 ) 4 3 7 6 . 6 4eA B d m m 可见仅1A就大于 A ,故不需另行补强。最大开孔为入孔，而入孔不需另行补强，则其他接管均不需另行补强。 nts南昌航空大学科技学院学士学位论文 8 2.4 混合器的选型桨径与罐内径之比叫桨径罐径比 /dD,涡轮式叶轮的 /dD一般为 0.250.5，涡轮式为快速型，快速型混合器一般在 1.3HD 时设置多层混合器，且相邻混合器间距不小于叶轮直径 d。适应的最高黏度为 50Pa s 左右。混合器在圆形罐中心直立安装时，涡轮式下层叶轮离罐底面的高度 C一般为桨径的11.5 倍。如果为了防止底部有沉降，也可将叶轮放置低些，如离底高度 /10CD .最上层叶轮高度离液面至少要有 1.5d 的深度。符号说明 b 键槽的宽度 B 混合器桨叶的宽度 d 轮毂内经 0d 混合器桨叶连接螺栓孔径 1d 混合器紧定螺钉孔径 2d 轮毂外径 JD 混合器直径 1D 混合器圆盘的直径 G 混合器参考质量 1h 轮毂高度 2h 圆盘到轮毂底部的高度 L 混合器叶片的长度 R 弧叶圆盘涡轮混合器叶片的弧半径 M 混合器许用扭矩 ()Nm t 轮毂内经与键槽深度之和混合器桨叶的厚度 1 混合器圆盘的厚度 nts南昌航空大学科技学院学士学位论文 9 工艺给定混合器为六弯叶圆盘涡轮混合器，其后掠角为 45o ，圆盘涡轮混合器的通用尺寸为桨径jd:桨长 l :桨宽 20 : 5 : 4b ，圆盘直径一般取桨径的 23，弯叶的圆弧半径可取桨径的 38。查 HG-T 3796.112-2005,选取混合器参数如下表 JDd 2d1D1dod 1550 80 120 370 10M 10M 5 6 由前面的计算可知液层深度 2.45Hm ，而 1 .3 2 2 1 0iD m m，故 1.3iHD，则设置两层混合器。为防止底部有沉淀，将底层叶轮放置低些，离底层高度为 425mm ，上层叶轮高度离液面 2JD的深度，即 1025mm 。则两个混合器间距为 1000mm ，该值大于也轮直径，故符合要求。 2.5 混合附件挡板挡板一般是指长条形的竖向固定在罐底上板，主要是在湍流状态时，为了消除罐中央的“圆柱状回转区”而增设的。罐内径为 1700mm ，选择 4 块竖式挡板，且沿罐壁周围均匀分布地直立安装。 nts南昌航空大学科技学院学士学位论文 10 3 传动装置的设计 3.1 减速器和电动机的选型条件 (1) 机械效率，传动化，功率，进出轴的许用扭距和相对位置。 (2) 出轴旋转方向是单项或双向。 (3) 混合轴轴向力的大小和方向。 (4) 工作平稳性，如震动和荷载变化情况。 (5) 外形尺寸应满足安装及检修要求。 (6) 使用单位的维修能力。 (7) 经济性。 3.2 电动机与减速器的选择混合设备的电动机通常选用普通异步电动机。澄清池混合机采用 YCT 系列滑差式电磁调速异步电动机，消化池混合机一般采用防爆异步电动机。混合设备的减速器应优先选用标准减速器及专业生产厂产品，参考文献 2“标准减速器及产品 ” 选用，其中一般选用机械效率较高的摆线针轮减速器或齿轮减速器：有防爆要求时一般不采用皮带传动：要求正反向传动时一般不选用蜗轮传动。电动机及减速机选用，见表 3-1 nts南昌航空大学科技学院学士学位论文 11 表 3-1电动机与减速器的选型名称符号单位第一档第二档第三档混合器的转速 nn r/min 7.5 5.9 3.64 混合功率 N KW 0.34 0.16 0.04 电动机算功率 NA=99.090.02.121 NNkNk gg 式中 kg 工况系数 24h 连续运行为1.2 1 =摆线针轮减速机传动效率 2 =滚动轴承传动效率 KW 0.46 0.22 0.05 选用电动机的功率 KW 0.8 0.4 0.4 电动机同步转速 r/min 1500 1500 1500 减速比 200 254 412 选用减速器减速比 187 289 385 选用减速器输出轴转速 r/min 8 5.2 3.9 nts南昌航空大学科技学院学士学位论文 12 3.3 联轴器的选型根据机械设计手册及混合机的类型选用凸缘联轴器，由电机的尺寸选择联轴器轴径 d=65mm， L1=104mm， L2 =42mm，许用扭转为 850N.m，质量为 17.97Kg，标记为：联轴器 D65-ZG， 3.4 混合轴的设计及其结果验证由上面所选联轴器的类型初步确定混合轴小径为： d1=65mm 下面来做轴径的理论计算：由过程装备设计查的公式： 421 nNCd （ 3.1）式中 C2 按扭转刚度计算系数，当扭转角为 10 /m时， C2=91.5 N 混合器的功率，单位 KW n 混合器的转速，单位 r/min 得：第一档： mmd 5.41834.05.91 41 第二档： mmd 3.382.5 16.05.91 41 第三档： mmd 1.299.3 04.05.91 41 经上面计算所的结果可以看出 3个轴径的理论数值都小于 65mm，故轴的小径选： d1=65mm 3.5 轴与桨叶、联轴器的连接 3.5.1 连接形式桨式混合器与轴的连接，当采用桨叶一端煨成半个轴套，用螺栓将对开的轴套夹紧在混合轴上的结构时 D 600mm 时用一对螺栓锁紧： D 600mm 时用两对螺栓锁紧。nts南昌航空大学科技学院学士学位论文 13 这种连接结构为传递扭距可靠起见，宜用一穿轴螺栓使混合器与轴固定。本设计由于轴选取 D 600mm，故选用一对螺栓缩紧装置。 3.5.2 联轴器与轴的连接当采用键和止动螺钉将混合器轴套固定在混合轴上的结构时，键应按 GB1095-79平键和键槽的剖面尺寸选取。混合器轴套外劲 D宜为轴径 D的 1.6-2 倍。轴套长度应略大于轴套处桨叶宽度在轴线上的投影长度，但不小于 D1。由上面设计知： d1=65mm，再由文献 4查得，选取键为圆键，长度为 85mm，宽度为 18mm，厚度为 14mm。 3.6 轴承的设计与校核 3.6.1 混合轴受力模型选择与轴长的计算轴长： ( 4 7 5 1 2 0 ) 1 6 4 2 5 3 7 0 0 4 4 9 6L m m 2 3371L mm1 4371L mm3.6.2 按扭转变形计算计算混合轴的轴径 4 4max1 )1(On NGMd mm 轴的许用扭转角，对单跨轴有 mo /7.0 ； maxnM 混合轴传递的最大扭矩 Nn PnM 1max 9553 mN nts南昌航空大学科技学院学士学位论文 14 上式中 kNPN 5.18, min/220 rn ，带传动 1 取 95.0 ， MPaG 41028.7 所以 mNMn 15.7 6 35.1895.02 2 09 5 5 3m a xmmd 36.5411028.17.015.7634.155 441 根据前面附件的选型。取 mmd 80 根据轴径 d 计算轴的扭转角 544 max 10)1(5836 onNGd Mmo/ 所以 /15.0101801028.7 15.7635836 544 mo3.6.3 根据临界转速核算混合轴轴径刚性轴（不包括带锚式和框式混合器的刚性轴）的有效质量等于轴自身的质量加上轴附带的液体质量。对单跨轴 922 10)1(4 osLLe NLdm kg 所以 kgmLe 9.19910100011085.74496804 932 圆盘（混合器及附件）有效质量的计算刚性混合轴（不包括带锚式和框式混合器的刚性轴）的圆盘有效质量等于圆盘自身重量叫上混合器附带的液体质量 92 10c o s4 iikiiie hDmmJikg 上式中： ki 第 i 个混合器的附加质量系数，查 9420569/ THG 表 3.3.4 1 JiD 第 i 个混合器直径， mmDJi 550ih 第 i 个混合器叶片宽度， mmB 110 叶片倾角 oi 45 ，圆盘质量 kgmi 9.14 所以 kgm ie o 02.19101045c o s11055043.09.14 932 作用集中质量的单跨轴一阶临界转速的计算 nts南昌航空大学科技学院学士学位论文 15 （ 1）两端简支的等直径单跨轴，轴的有效质量Lem在中点 S 处的相当质量为： kgmW Le 09.979.19935173517 第 i 个圆盘有效质量iem在中点 S 处的相当质量为： ieiii mKKW 22 )1(16 kg 所以 221 6 0 . 9 7 ( 1 0 . 9 7 ) 1 9 . 0 2 0 . 2 6W i k g 222 1 6 0 . 7 5 ( 1 0 . 7 5 ) 1 9 . 0 2 1 0 . 7 0W k g 在 S 点处的相当质量为： 21siiW W W 所以 9 7 . 0 9 ( 0 . 2 6 1 0 . 7 0 ) 1 0 8 . 0 5sW 临界转速为： 423( 1 )4 5 8 . 9 okLsENndWL /minr nts南昌航空大学科技学院学士学位论文 16 所以 3231 9 0 1 04 5 8 . 9 8 0 4 0 8 . 5 3 / m i n1 0 8 . 0 5 4 4 9 6knr （ 2）一端固定另一端简支的等直径单跨轴，轴的有效质量Lem在中点 S 处的相当质量为： 1 5 1 5 1 9 9 . 9 8 5 . 6 73 5 3 5LeW m k g 第 i 个圆盘有效质量iem在中点 S 处的相当质量为： 3264 ( 1 ) ( 4 )7i i i i i eW K K K m kg 所以 321 64 0 . 9 7 ( 1 0 . 9 7 ) ( 4 0 . 9 7 ) 1 9 . 0 2 0 . 4 37W k g 322 64 0 . 7 5 ( 1 0 . 7 5 ) ( 4 0 . 7 5 ) 1 9 . 0 2 1 4 . 9 07W k g 在 S 点处总的相当质量为： 21siiW W W 所以 8 5 . 6 7 ( 0 . 4 3 1 4 . 9 0 ) 1 0 1W s k g 临界转速为： 423( 1 )6 9 3 . 7 okLENndW s L/minr 所以 3231 9 0 1 06 9 3 . 7 6 3 8 . 7 5 / m i n1 0 1 4 4 9 6kLn d r（ 3）单跨混合轴传动侧支点的夹持系数2K的选取传动侧轴承支点型式一般情况是介于简支和固支之间，其程度用系数2K表示。采用刚性联轴节时，2 0 .4 0 .6K ,取2 0.4K 。 22K + Kk knn 固简 k 简（ 1- ） n/minr 所以 6 3 8 . 7 5 ( 1 0 . 4 ) 4 0 8 . 5 3 0 . 4 5 4 6 . 6 6 2 / m i nknr 根据混合轴的抗震条件：当混合介质为液体液体，混合器为叶片式混合器及混合轴为刚性轴时， 0.7knn 且 ( 0 . 4 5 0 . 5 5 )knn nts南昌航空大学科技学院学士学位论文 17 220 0 . 4 0 25 4 6 . 6 6 2knn 所以满足该条件。 3.6.4 按强度计算混合轴的轴径受强度控制的轴径2d按下式求得： 32 41 7 . 2 (1 )teoMdN mm 式中：teM 轴上扭矩和弯矩同时作用时的当量扭矩 22te nM M MNm 轴材料的许用剪应力 600 3 7 . 51 6 1 6b M P a 轴上扭矩nM按下式求得： 29553nNMPn Nm 2 包括传动侧轴承在内的传动装置效率，按 / 2 0 5 6 9 9 4H G T 附录 D 选取，则 2 0 . 9 5 0 . 8 0 . 9 9 0 . 9 9 0 . 7 4 5 所以 9553 0 . 7 4 5 1 8 . 5 5 9 8 . 4 7220nM N m 轴上弯矩总和 M 应按下式求得： RAM M MNm （ 1）径向力引起的轴上弯矩RM的计算对于单跨轴，径向力引起的轴上弯矩RM可以近似的按下式计算： () ()1 0 0 0 1 0 0 0h i i i e e eRF L L L F L L LMLL Nm 第 i 个混合器的流体径向力hiF应按下式求得： nts南昌航空大学科技学院学士学位论文 18 31103 8nqihi JiMFKDN 式中：1K 流体径向力系数，按照附录 C. 2 有 1 1 1 1 1 1 0 . 1 0 0 . 2 1 . 0 1 . 0 1 . 0 0 . 0 2n b e iK K K K K K nqiM 第 i 个混合器功率产生的扭矩 9553nqi qiMPn Nm qiP 第 i 个混合器的设计功率，按附录 C. 3 有 5s Jiqi JiPDPD kW 两个混合器为同种类型， 1 8 .5sNP P kW，则12 9 . 2 5qqP P k W所以12 4 0 1 . 6 6n q n qM M N m 所以 3124 0 1 . 6 6 1 00 . 0 2 3 8 . 9 53 1 8 5 5 0hhF F N （ 2）混合轴与各层圆盘的组合质量按下式求得。对于单跨轴： 1mW L iim m mkg Lm 单跨轴 L 段轴的质量 2 2 9( 1 ) 1 04L L o sm d N L 所以 2 3 98 0 1 4 4 9 6 7 . 8 5 1 0 1 0 1 7 7 . 3 14Lm k g 故 1 7 7 . 3 1 1 4 . 9 1 4 . 9 2 0 7 . 1 2Wm k g （ 3）混合轴与各层圆盘组合质量偏心引起的离心力eF按下式求得。对于单跨轴： nts南昌航空大学科技学院学士学位论文 19 22521 1 09 1 ( )eWkF m n e nn N 上式中，对刚性轴2()knn 的初值取 0.5 e 许用偏心距（组合件重心处） 9 .5 5 /e G n ， mm G 平衡精度等级， /mms 。一般取 6 .3 /G mm s 所以 9 . 5 5 6 . 3 / 2 2 0 0 . 2 7e m m 则 2 25 12 0 7 . 1 2 2 2 0 0 . 2 7 1 0 5 9 . 3 09 1 0 . 5eFN （ 4）混合轴与各层圆盘组合重心离轴承的距离eL按下式计算。对于单跨轴： 1 2mi i LieWLm L mL m 所以 44961 4 . 9 4 3 7 1 1 4 . 9 3 3 7 1 1 7 7 . 3 2 2 2 4 8 1 . 5 12 0 7 . 1 2eL m m 而 () ()1 0 0 0 1 0 0 0h i i i e e eRF L L L F L L LMLL Nm 3 8 . 9 5 ( 4 4 9 6 4 3 7 1 ) 3 8 . 9 5 ( 4 4 9 6 3 3 7 1 ) 5 9 . 3 0 ( 4 4 9 6 2 4 8 1 . 5 1 ) 1 0 3 . 5 21 0 0 0 4 4 9 6 1 0 0 0 4 4 9 6RM N m （ 5）由轴向推力引起作用于轴上的弯矩AM的计算。 AM的粗略计算：当 2p MPa 或轴上任一混合器 0i时，取 0 .2AM M PaNm 故 0 . 2 1 0 3 . 5 2 2 0 . 7 0 4AM N m 所以 1 2 4 . 2 2 4RAM M M N m 所以 2 2 2 25 9 8 . 4 7 1 2 4 . 2 2 4 6 1 1 . 2 3t e nM M M N m nts南昌航空大学科技学院学士学位论文 20 所以32 6 1 1 . 2 31 7 . 2 4 3 . 6 13 7 . 5 1d m m前面计算中取轴径为 80 ，故强度符合要求。 3.6.5 按轴封处（或轴上任意点处处）允许径向位移验算轴径因轴承径向游隙 S 、 S 所引起轴上任意点离图中轴承距离 x 处的位移。对于单跨轴： 1 1 ()2x S x S xS LL mm 轴承径向游隙按照附录 C 1 选取，因此传动侧轴承游隙 0.03S mm （传动侧轴承为滚动轴承）单跨轴末端轴承游隙 0.07S mm （该侧轴承为滑动轴承）当oxl时，求得的x即为轴封处的总位移， 12 4 7 5 1 2 0 3 5 5ol H l m m 所以1 1 0 . 0 3 3 5 5 0 . 0 7 3 5 5( 0 . 0 3 ) 0 . 0 1 3 42 4 4 9 6 4 4 9 6x mm 由流体径向作用力hiF所引起轴上任意点离图中轴承距离 x 处的位移。对于单跨轴：两端简支的单跨轴 1355ox l L 且2xL, nts南昌航空大学科技学院学士学位论文 21 222 () 2 ( ) ( ) 6h i i i ixLF L L L x L L xE I L L L 而 44 480 20096006 4 6 4L dI m m 所以 2233 8 . 9 5 ( 4 4 9 6 4 3 7 1 ) 4 4 9 6 3 5 5 4 3 7 1 4 3 7 1 3 5 52 2 ( ) ( ) 6 1 9 0 1 0 2 0 0 9 6 0 0 4 4 9 6 4 4 9 6 4 4 9 6x 2233 8 . 9 5 ( 4 4 9 6 3 3 7 1 ) 4 4 9 6 3 5 5 3 3 7 1 3 3 7 1 3 5 5 2 ( ) ( ) 6 1 9 0 1 0 2 0 0 9 6 0 0 4 4 9 6 4 4 9 6 4 4 9 6 = 0 . 0 0 3 4 0 . 0 2 8 4 0 . 0 3 1 8 一端固支另一端简支的单跨轴： 333 2 33 1 3 32 ( ) ( ) ( 1 ) ( ) 3 ( 1 ) 2 | | ( 1 )6 2 3 2 6ih i i h i ixLL i i i L iF L F LL x L x x xxE I L L L L L E I L 代入已知数据可得 2 1 . 1 0 0 8 0 . 4 6 3 3 1 . 1 0 1 2 0 . 4 6 6 4 0 . 0 0 3 5x mm 由混合轴与各层圆盘（混合器及附件）组合质量偏心引起的离心力在轴上任意点离图中轴承距离 x 处产生的位移3x按下式计算 3 2( ) 1XxkeKnn mm 对两端简支单跨轴： 32 2 (1 )(1 )11 ( 3 ) | |31 (1 ) 3 (1 )11 1 ( 3 ) (1 )3eeexLeeXe e exxLLLLLx LL L LKL L LL L L 代入已知数据可得 1.7746XK 所以3 20 . 2 7 1 . 7 7 4 6 0 . 0 9 2 5547( ) 1220x mm对一端固支一端简支单跨轴： nts南昌航空大学科技学院学士学位论文 22 2 3 3233 3 3 12 3 (1 ) (1 ) ( ) ( ) ( ) | | (1 )2 2 39 12 3 ( ) ( )22exLe e e eXe e ex L x L x xL L L L L LKL L LL L L 代入已知数据可得： 6.240XK 所以3 20 . 2 7 6 . 2 4 0 0 . 3 2 5 1547( ) 1220X mm一般单跨轴传动侧支点的夹持系数2K介于简支和固支之间，此时2值应取式和式之中间值，查附录 C 4取2 0.6K 查附录 C 5 得 2 2 222( 1 )KK 固简简mm 所以2 0 . 0 0 3 5 ( 1 0 . 6 ) 0 . 0 3 1 8 0 . 6 0 . 0 2 0 4 8 mm 3 2 2( 1 )KK 3 固简 3 简mm 所以3 0 . 3 2 5 1 ( 1 0 . 6 ) 0 . 0 9 2 5 0 . 6 0 . 1 8 5 5 4 mm 总位移及其校核对于刚性轴： 1 2 3X X X X mm 所以 0 . 0 1 3 4 0 . 0 2 0 4 8 0 . 1 8 5 5 4 0 . 2 1 9 4 2X mm 验算应满足下列条件： XX mm 轴封处允许径向位移()oxl 按下式计算： ( ) 3 0 . 1oxl Kd mm 3K 径向位移系数，按附录 C 6 1 选取3 0.3K 所以() 0 . 1 0 . 3 8 0 0 . 2 6 8 3 3x l o mm 则满足 XXnts南昌航空大学科技学院学士学位论文 23 3.6.6 轴径的最后确定由以上分析可得，混合轴轴径 d 满足临界转速和强度要求，故确定轴径为 80mm 。混合轴轴封的选择机械密封是一种功耗小、泄漏率低、密封性能可靠、使用寿命长的旋转轴密封。与填料密封相比，机械密封的泄漏率大约为填料密封的 1% ，功率消耗约为填料密封的 30% 。故采用机械密封。 nts南昌航空大学科技学院学士学位论文 24 4 支撑装置设计 4.1 混合机的支承部分 4.1.1 机座立式混合机设有机座，在机座上要考虑留有容纳联轴器，轴封装置和上轴承等不见的空间，以及安装操作所需的位置。机座形式分为不带支承的 J-A型和带中间支承的 J-B型以及 JXLD 型摆线针轮减速器支架，由文献 3中的 2.8 用立式减速器的减速器机座的系列选用，当不能满足设计要求时参考该系列尺寸自行设计。由于混合轴轴向力不大，联轴器为夹壳式故选用 J A 型机座，由于减速器轴径为 65mm，故选用 J A 65 该机座结构如图 4-1 所示如图 4-1 上轴承支承装置 4.1.2 轴承装置上轴承：设在混合机机座内。当混合机轴向力较小时，可不设上轴承， (如 J-A型机座 )，但应验算减速机轴承承受混合轴向力的能力。当混合机轴向力较大时，须设上轴承：若减速机轴与混合轴采用刚性连接，可在机座中设一个上轴承，以承担混合机轴向立和部分劲向力，如图 (5-2)所示：若减速机轴用非刚性连接，可在机座中设两个轴承。当混合的轴向力很大时，减速机轴与混合轴应用采用非刚性连接，应在nts南昌航空大学科技学院学士学位论文 25 机座中设两个上轴承或在机座中设一个上轴承并在容器内或填料箱中再设支承装置。轴承盖处的密封，一般上端用毛圈，下端采用橡胶油封。 4.2 下支撑座的设计 4.2.1 轴承的选型底

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