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m3 连续 搅拌 设计 CAD 图纸 说明书

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7m3连续搅拌釜式设计【含CAD图纸和说明书】,m3,连续,搅拌,设计,CAD,图纸,说明书

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7m3连续搅拌釜式设计摘 要反应器，顾名思义就是一种用来给各类反应提供一个合适空间的容器，反应器的前身还要追溯到古代用来烧制陶瓷器的窑洞，如今的反应器早已经不像原先那样单调的应用在某一个行业，各行各业都充斥着各种各样的反应器。 釜式反应器也是反应器的一种，这次我要设计的就是一个釜式反应器，任务书上给出的公称容积是7m3。首先要做的就是对整个釜式反应器进行分解，把一个整体分解成几个重要的装置，然后通过各种已知条件来确定每一个装置的选型和设计以及每个装置之间的配合。如上所述，我最先分解出来的就是反应器的釜体，釜体是整个反应器最重要的部分，所以釜体的设计应该放在第一步，通过对任务书的分析，我们很容易就能通过已知数据设计出釜体的几何尺寸，然后要做的就是各种校核，校核合格之后第一步基本上就完成了。第二步就是要设计分解出的第二个装置了，这个装置我选择的是搅拌装置，搅拌装置起着一个承前启后的作用，一个合适的搅拌器肯定是要同时考虑到釜内的介质和釜体的几何尺寸来进行设计的，然后还是强度校核，合格之后第二步也基本上完成了。第三步继续往上设计，这一步要确定的就是传动装置了，传动装置起着一个输出动力和传递动力的作用，它是整个反应器的动力来源，所以一个合适的传动装置也是至关重要的，先根据已知数据选择一个合适的电动机，然后根据选择的电动机来选择和设计其他的零部件。然后是选择合适的轴封装置了，主要是根据釜内介质以及上面确定的各数据确定密封的型式，然后选择合适的组件，之后进行强度校核就完成了。最后就是设计各种附件了，附件的设计基本上可以通过已知数据查表来确定，最后还是要进行强度校核，到这里一个完整的釜式反应器基本上就设计完成了。这次的设计主要展示了一个釜式反应器从无到有的过程，在每一步设计完成后都要进行强度校核，主要就是为了保证所设计的装置是能够正常工作的，目前来说釜式反应器是适用性最广的一种反应器，在多个行业中被广泛使用。关键词：反应器；釜体；搅拌装置；传动装置；轴封装置 ABSTRACTThe reactor, as its name suggests, is a container used to provide a suitable space for various types of reactions. The precursor of the reactor is also traced back to the caves used to burn ceramics in ancient times. Todays reactors are not as monotonous as they used to be. Applied in a certain industry, all walks of life are filled with a variety of reactors. The kettle reactor is also a type of reactor. I want to design a tank reactor this time. The nominal volume given in the task book is 7m3. The first thing to do is to decompose the entire kettle reactor, break down the whole into several important devices, and then determine the selection and design of each device and the fit between each device through various known conditions. . As mentioned above, the first thing I broke down is the reactor body. The kettle body is the most important part of the whole reactor. Therefore, the design of the kettle body should be placed in the first step. Through the analysis of the task book, we are very easy. The geometry of the kettle body can be designed from known data, and then various checks are made. After the calibration is completed, the first step is basically completed. The second step is to design the second device to be disassembled. I chose the stirring device for this device. The stirring device plays a role of front and back. A suitable agitator must take into account both the medium and the kettle in the kettle. The geometry of the body is designed, and then the strength is checked. After the pass, the second step is basically completed. The third step is to continue to design. This step is to determine the transmission. The transmission plays an important role in outputting power and transmitting power. It is the power source for the entire reactor, so a suitable transmission is also essential. First, select a suitable motor based on the known data, and then select and design other components according to the selected motor. Then choose the appropriate shaft sealing device, mainly based on the medium in the kettle and the data determined above to determine the type of seal, and then select the appropriate components, and then the strength check is completed. Finally, the design of the various accessories, the design of the attachment can basically be determined by the known data lookup table, and finally the strength check, to complete a complete tank reactor is basically designed. This design mainly shows the process of a tank reactor from scratch. After each step of design, the strength check is carried out, mainly to ensure that the designed device can work normally. The reactor is the most versatile reactor and is widely used in many industries.Key words: Reactor; kettle body; stirring device; transmission device; shaft sealing device目 录1绪论11.1 前言11.2 釜式反应器的介绍11.2.1 釜式反应器的发展现状和应用11.2.2 釜式反应器的发展趋势21.3 设计条件及设计内容21.3.1 设计条件21.3.2 设计内容32釜体尺寸的确定42.1釜体形状的设计及结构选型42.1.1 筒体和封头的选型42.1.2 计算筒体内径42.1.3 计算筒体高度52.1.4 夹套的选型以及内径的确定52.1.5 夹套高度的计算52.2 釜体的受力分析以及厚度的确定62.2.1 釜体的受力分析62.2.2 夹套厚度的计算62.2.3 内筒厚度的计算73 反应釜搅拌装置的设计93.1 选择搅拌器93.1.1 搅拌器简介93.1.2 待选搅拌器的详细介绍93.1.3 确定搅拌器的型式113.2 搅拌轴的设计113.2.1 搅拌轴转速和搅拌功率的确定113.2.2 搅拌轴的直径计算123.2.3 搅拌轴刚度校核123.2.4 搅拌轴长度的设计134 传动装置的选择144.1 传动装置的简介144.2 电动机的选择144.3 减速器的分析与选择154.4 机座的分析与选择174.5 联轴器的分析与选择174.5.1 联轴器的结构分析184.5.2 联轴器的选择184.6 底座的设计195 反应釜轴封装置的选择205.1 轴封型式的确定205.2 机械密封的结构以及分类215.3 轴封装置的确定226 其余附件的设计与选型236.1 支座的选型236.2 釜体法兰的选型236.3 手孔的设计236.4 视镜的选型24参考文献25致 谢261 绪论1.1 前言釜式反应器，顾名思义是用来给物理或化学反应提供反应场所的容器，通常情况下都是压力容器。主要由釜体、搅拌装置、传动装置、轴封装置这四个大部分组成，基本工作原理为：将需要混合的各种物料都放入釜体内，然后将电动机通电，电动机是与减速器相连的，减速机把转速降到一个合适的数值，然后减速器的输出轴通过联轴器与搅拌轴紧紧连接在一起，搅拌桨叶在搅拌轴的带动下转动，从而带动釜体内物料进行搅拌混合，经过一段时间的充分搅拌后，合格的产品就被生产出来了。釜式反应器的应用范围非常的广泛，分类方法也有很多种，在这里我们按照不同的运转方式来分类，可以分为三种。第一种是间歇釜式反应器，它是操作最不呆板的一种反应釜，总是能够轻松的胜任各种条件和介质种类，当需要生产的数量较小，但是种类确相对比较繁杂的时候，它就是最好的选择，而且出成品速度较慢的物料也非常适合采用它来生产，但是这种反应釜也有一个局限，那就是成品的合格率问题，一般都像摸奖一样很难确定。第二种是连续搅拌釜式反应器，也就是我们在这里要设计的釜式反应器，它的优势就在于不用像摸奖一样来猜成品的合格率了，但是它的不足之处就是物料不能反应太久，不然很容易产生各种杂质。第三种叫半连续釜式搅拌器，顾名思义，介于上述两者之间，在这里不做太多说明。1.2 釜式反应器的介绍1.2.1 釜式反应器的发展现状和应用在上个世纪二十年代初期，釜式反应器第一次出现工业化生产进入人们的视线，初期的各种釜式反应器因为优点缺点都很显著而并没有得到很广泛的使用。直到出现了专用反应釜焊条，随后就开始出现各种成熟的釜式反应器，这段时间是釜式反应器快速发展的时期。虽然与国外相比我国釜式反应器的出现晚了很长一段时间，但是随着近几十年以来我国国力的快速提升，同时也催生了多种行业对于釜式反应器的需求。目前来说因为国外对于这方面的核心技术封锁的很严密，我国的釜式反应器相比与国外还是有很多不足的，但正是因为这样就意味着我国的釜式反应器还有很大的进步空间，釜式反应器从始至今数量一直保持增长，相信随着我国的日益强大，釜式反应器各种相关技术一定会得到更加快速的提升和发展。釜式反应器能够应用的范围相当广泛，虽然最大的需求还是来源于化工行业，但是在其他的各种行业也是遍地开花。它的主要构件有釜体、搅拌装置、传动装置以及轴封装置，它的分类方法也有很多种，可以按照釜体材料进行分类，可以按照釜内的设计压力来进行分类，可以按照不同的加料方式来进行分类，可以按照搅拌形式进行分类，还可以按照釜内介质的加热方法来进行分类。在这里我主要介绍一下釜体材料的分类，按照釜体材料主要可以分为不锈钢反应釜、碳钢反应釜、搪玻璃反应釜、钢衬PE反应釜、钢衬ETFE反应釜等等，它们都各自有各自的优缺点，下面是它们的适用范围：搪玻璃反应釜：广泛的应用于农药、医药、食品、科研、化工、石油等行业。碳钢反应釜：不含有腐蚀性液体的环境，例如某些油品加工。不锈钢反应釜：适用于需要进行高温高压实验的行业，例如冶金、科研、高校等部门，它能使颗粒物和粘稠物 质达到高搅拌的效果。1.2.2 釜式反应器的发展趋势在总结前人的经验经过反复的思考后，预测未来釜式反应器的产业升级会主要聚焦在大容积化、环境保护、制造和生产工艺进步等几个方面。首先是大容积化，这肯定是大趋势，容积增大后最起码的优势就是产量的增加、每个生产批次之间的质量会更加的相近，最重要的是生产成本会显著的降低。然后就是环境保护，环境保护一直以来都是一个很严峻的问题，随着我国经济的发展，有关于环境保护的问题就更加的凸显了，这不仅会影响到未来能否继续高速发展，更重要的是影响到地球未来的存亡。最后是制造和生产工艺的进步，随着各种先进制造技术的迅速发展，釜式反应器的制造和生厂工艺的进步是理由当然的，制造和生产工艺的进步直接影响到反应器的质量，反应器的质量变好了生产的产品当然就会更加的优质。随着各种技术的进步，相信未来我国的釜式反应器一定会发展的越来越好。1.3 设计条件及设计内容1.3.1 设计条件由任务书可知，给定的设计参数有：物料： 釜内 药物水溶液 夹套内 蒸汽设计压力： 釜内 0.35MPa 夹套内 0.45MPa设计温度： 釜内 85 夹套内 115 公称容积： 7m3电机功率： 自定1.3.2 设计内容需完成的主要内容如下：1、绪论2、釜体设计3、搅拌装置设计4、传动装置及轴封装置选用5、加工工艺、装配程序、安全防腐等6、绘制装配图及零部件图2 釜体尺寸的确定2.1釜体形状的设计及结构选型2.1.1 筒体和封头的选型选择合适的筒体型式在这里尤为重要，筒体的型式选的好首先就能节约很多的材料，降低重量，方便制造等等，因为在任务书上给我们列出来了一些设计参数要求，所以我们可以基本确定这次所要设计的反应釜是属于低压反应釜类型，通常情况下低压容器的筒体会设计成圆柱体，所以在这里我们筒体型式决定设计成圆柱体。经过对比椭圆形封头、半球封头、蝶形封头这三种封头各自的优缺点以及制造工艺的难易程度后，根据这次设计所需决定封头型式选择标准椭球封头，类型为EHA。2.1.2 计算筒体内径查文献可得几种反应釜的HDi如下表所示：表1 反应釜的HDi值种类设备内物料类型H/Di一般反应釜液-固相物料或液-液相物料11.3气-液相物料12发酵罐类气-液相物料1.72.5计算筒体内径首先需要确定两个常量参数，那就是长径比和装料系数，根据上表和釜内所要生产的物质特性，为了保证总高度，选择 HDi=1.4是非常合适的，而装料系数的取值同样也是至关重要的，通常它的取值都会在0.60.85。如果釜内介质在搅拌过程中并不会发生剧烈反应时，取值范围还能取 0.80.85。为了平衡设备的反应效率和安全性，本设计的装料系数选取=0.8。已知公称容积V0=7m3,由V=V0,可得设备计算容积：V=V0#1V=70.8=8.75m3由此，估算的筒体内径为： Di=34VHDi#2Di=348.751.4=1.996m将计算所结果圆整至公称直径标准系列，选取筒体内径Di=2000mm，封头取相同的内径。2.1.3 计算筒体高度上述计算可以得知筒体内径，封头内径与筒体内径取相同的数值，查阅参考文献得标准椭圆形封头容积Vh=1.13m3。把筒体的计算容积V=8.75m3和筒体内径Di=2m代入筒体高度的计算公式：H=V-Vh4Di2#3H=8.75-1.13422=2.426m取H=2400mm，复核得H/Di=1.2，复核结果在原定范围内，符合要求。2.1.4 夹套的选型以及内径的确定夹套就相当于是给内筒体穿的一件钢甲，先把夹套和筒体之间的缝隙焊接好，然后在夹套和筒体中间的密闭空隙里充上蒸汽用来保温和加热。推荐的比较多的夹套类型有：整体夹套、半圆管夹套、型钢夹套和蜂窝夹套。按照设计参数进行分析，在这里不可拆式U型夹套是最为合适的选择。夹套内径通常都是按照筒体内径来进行选择，如下表所示：表2 筒体直径与夹套直径的关系筒体内径Di/mm500600700180020003000夹套内径Dj/mmDi+50Di+100Di+200由上表可以得知夹套的内径为：Dj=DN+200=2200mm，夹套封头取相同的内径。2.1.5 夹套高度的计算前面所得的结果可知筒体每一米高的容积V1=4Di2=3.14m3/m，则夹套筒体高度的估算公式如下：Hj=V-VhV1#4Hj=0.88.75-1.133.14=1.87m圆整后取Hj=2000mm。2.2 釜体的受力分析以及厚度的确定2.2.1 釜体的受力分析 任务书上给定的设计参数为： 设计压力： 釜内 0.35MPa 夹套内 0.45MPa设计温度： 釜内 85 夹套内 115 分析如下：夹套一直承受0.45Mpa内压，工作状态下内筒筒体和下封头承受0.35MPa的内压的同时还要承受0.45Mpa的外压，停止状态下内筒单独承受夹套内蒸汽所施加的0.45Mpa的外压。2.2.2 夹套厚度的计算焊缝系数是计算厚度的一个重要常量参数，因为釜体的环焊缝很难在实际操作中得到检测，所以决定取=0.8。根据设计参数和工作环境，确定Q235-A钢作为设备材料。设计温度下材料的许用应力t=113。取Pc=1.1P，夹套的厚度计算如下：dPCDj2t-PC+C1+C2#5d1.10.45220021130.8-1.10.45+0.3+2=8.34mmPc计算压力，MPad圆筒的名义厚度，mm C1钢板厚度的负偏差，mm C2腐蚀裕量，mm 封头的厚度计算：dPCDj2t-0.5PC+C1+C2#6d1.10.45220021130.8-0.51.10.45+0.3+2=8.33mmPc计算压力，MPad圆筒的名义厚度，mm C1钢板厚度的负偏差，mm C2腐蚀裕量，mm 因为选择和钢板的规格厚度相同的数值能大大简便加工过程，所以确定10mm是我们的最佳厚度选择，封头与夹套厚度取相同。2.2.3 内筒厚度的计算（1）筒体厚度的计算承受0.35Mpa内压时：由公式（5）可得：d1.10.35200021130.8-1.10.35+0.3+2=6.57mm承受0.45Mpa外压时：为简化运算过程，在这里我采用图算法计算，先设筒体名义厚度n=8mm，则e=n-C1+C2=8-2.3=5.7mm，因为筒体与夹套有一个高度差，在这里我把这个高度差定为200mm， 所以筒体受压高度为H-200mm，所以可以计算出L/D0和D0/e：D0=Di+2n#7L=H-200+h2+13h1#8代入已知数据得： D0=2000+28=2016mmL=2400-200+25+13500=2391.67mm上述式中： h2椭圆封头的直边 高度，查表得h2=25mm。h1椭圆封头的曲面高度，查表得h1=500mm。所以： L/D0=2391.67/2016=1.2D0/e=2016/5.7=354查表查得A=0.00004，再据此查查表查得B不存在。 所以，当名义厚度n=8mm时， 不能满足稳定要求。再假设n=12mm，则e=12-0.3-2=9.7mmD0=2000+212=2024mm而D0/e=2024/9.7=209，L/D0=2391.67/2024=1.2。由文献8图15-4查得A=0.00067,再由此查文献8图15-5得 B=96MPa,则许用压力为：p=BD0e#9p=9620249.7=0.460MPa0.45MPa计算得出n=12mm时，筒体能符合强度要求。所以取n=12mm是我们的最佳厚度选择。（2）计算封头厚度承受0.35Mpa内压时：由公式（6）可见d1.10.35200021130.8-0.51.10.35+0.3+2=6.56mm承受0.45Mpa外压时：设=12mmn，则e=n-C1-C2=10-0.3-2=9.7 mm，而A=0.1250.9D0e#10A=0.1250.920249.7=0.00067 查阅资料得B=96MPa，所以得 p=B0.9D0e#11 p=960.920249.7=0.51MPa0.35MPa符合任务书上的设计参数要求。所以最后选取两者中的最大值，确定内筒封头厚度取12mm。3 反应釜搅拌装置的设计3.1 选择搅拌器3.1.1 搅拌器简介搅拌装置是反应釜的重要组成部分之一。生产产品的工艺条件是选择搅拌装置最基本的原则，当然搅拌目的以及搅拌要求也是选择搅拌装置的重要条件。还要能够基本了解物料加工的要求和搅拌过程产生的流向与搅拌器的转动特点这两点中间的联系。因为我们所要得到的产品的生产过程主要就是搅拌，所以搅拌器选择的合不合适直接能决定了产品质量的好坏。如果不小心选择了不合适的搅拌器，造成的最直接的后果就是生产的产品质量不合格，严重的甚至可能会威胁到生产人员的人身安全，所以选择合适的搅拌器是一件特别重要的事情。搅拌器的类别相对而言比较多，从所需要加工的原料方面来看可以分为低粘和高粘。因为我们这次主要加工的就是药物水溶液，所以在这里我们只看用于低粘液体的搅拌器，主要有：推进式、桨式、涡轮式等。3.1.2 待选搅拌器的详细介绍下面是这三种搅拌器的详细介绍：涡轮式搅拌器：涡轮式搅拌器应用广泛，能有效地实现几乎所有的搅拌操作，并且能适用于于处理一些黏度范围比较广的流体。涡轮搅拌器在水平圆盘上有26片弯曲的或平直的叶片，桨叶的圆周速度一般能达到1秒3-8米左右，由于它能使物料产生径向流动，所以它在不互溶液体与气体的分散以及液液相反应过程方面得到了大量的使用。其中被搅拌液体的黏度不会超过25Pas。图（1）是涡轮式搅拌器的结构简图：图1 涡轮式搅拌器推进式搅拌器：推进式搅拌器有三瓣螺旋形叶片，它的螺距和浆直径D相等。一般采用整体铸造的方法来铸造推进式搅拌器，加工方便。但采用焊接时需要模锻 后才能与轴套焊接，加工比较 困难。在制造过程中都应 做静平衡试验。搅拌器可用轴套以平键和 紧定螺钉与轴联接。推进式搅拌器直径的 取值约为反应釜内径Di 的 1/61/2。其切向线速度 v15m/ s, 转速为 300600r/ min，甚至更快，一般来说大直 径取较低转速，小直径取高转速。材料常用 铸铁、铸钢等。图2是推进式搅拌器的结构简图：图2 推进式搅拌器桨式搅拌器：桨式搅拌器的结构非常简单，它的桨叶一般由扁钢制造而成的，材料可以选用合金钢、碳素钢、有色金属、环氧树脂、酚醛、玻璃布等。桨分为折叶和直 叶两种类型：其中折叶式是桨叶与旋转方向有一个倾斜角，= 45或 60，可使物料有较多的轴向分流；而直叶的 叶面与旋转方向呈直角，使物料能在切线方向产生流动。桨式搅拌器的运转速度比较迟缓，速度多在 2080 r/ min之间，v5m/ s。在料液层比较高的情况下，常装有几层桨叶，以使物料搅拌均匀，相邻的两层搅拌叶交错成 90安装。一般情况下，不同层数的桨叶安装位置如下：一层：安装在下封头环向焊缝 线所在水平线上。二层：其中一层安装在下 封头的环向 焊缝线所在水平线上， 把另一层安装在液面与 下封头的环向焊 缝线的中间或者稍微高一点的位置上。三层 ：一层安装在下封头的焊 缝线所在水平线上， 另一层安装在液面下方大约 200mm 处，在两者中间再安装一层。桨式搅拌器直径D约取反应釜内径Di大小的1434为合理。图（3）是桨式搅拌器的结构简图：图3 桨式搅拌器3.1.3 确定搅拌器的型式由于搅拌介质的粘度对搅拌过程的影响不能轻易地忽视，所以按照釜内的所要搅拌的液体粘度大小来选择搅拌器是一种基本方法。想要最后能得到非常合适的搅拌器肯定不能仅仅考虑搅拌介质黏度，筒内设计的各种尺寸的大小、物料加工后所要求的质量等等都是要注重的参数，同时还应该考虑到经济性等多方面的因素。在这里我主要就是要从上面所推荐的三种低黏流体搅拌器里面选择出一种最合适的。因为我们加工的物料是药物水溶液，并不需要太高的转速，所以首先排除掉推进式搅拌器。而由于涡轮式的各种能力都比较全面，所以在这里我决定选择涡轮式搅拌器，型式为4片斜叶开启式，桨叶直径取d=800 mm，选择Q235-A钢作为它的材料。3.2 搅拌轴的设计搅拌轴直径的初步设计通常都是直接根据扭矩计算出来的，但是在实际的工作状态下搅拌轴还会受到弯矩的作用，所以一般初步计算出轴径大小以后还要进行后面的刚度校验才能得到最终合格的轴径大小。最后还要注意的一点就是如果设计的搅拌轴转速超过了200r/min的话，那就必须要进行临界转速的校核。3.2.1 搅拌轴转速和搅拌功率的确定搅拌器在进行搅 拌作业时，维持搅拌过程能够正常运行所消耗的功率就叫做搅拌功率。搅拌功率的大小能直接影响到搅拌轴的选择。由于任务书并没有给出具体的电动机功率和搅拌轴转速，所以要先根据已知条件设计电机功率和搅拌轴转速后才能进行下一步的计算。先从选择的搅拌器特性和搅拌物料出发假定搅拌轴转速n=90 r/min，而搅拌功率很难得到准确的测定，在这里我是在网上查阅了大量文献最后找到了下列这个公式。它是经过分析待加工物料的特性然后综合上一步确定搅拌器尺寸来大致估算要达到要求的转速所需要的功率数值。上述所提及的公式为：P=NPN3d5W#12式中：d：搅拌器直径（m） N：搅拌器的转速（r/s） W：液体密度（kg/m3） NP：功率准数一般情况下，搅拌器多数在工作在湍急状态下。查阅参考文献得，在湍急状态下，六平直叶圆盘涡轮的功率准数NP6，液体密度取W=0.9 kg/m3代入各数据得：P=61.530.850.9=5.97kw圆整后取P=6kw。3.2.2 搅拌轴的直径计算由上可得搅拌功率P=6kw，搅拌轴转速n=90 r/min，选择不锈钢作为这次搅拌轴的材料，取=40Mpa。 搅拌轴主要受扭矩作用，所以首先根据扭矩计算最小轴径，扭矩的大小为： MT=9.55106pn#13解得：MT=9.55106690=6.37105Nmm。工作状态下搅拌轴截面的应力为：=MTW#14因为有=40Mpa，所以抗扭矩系数：WMT=6.3710540=1.60104又因为实心轴的抗扭矩系数：W=d316#15所以可以得到轴径：d316W=3161.60104=43.4mm。取d=50mm。3.2.3 搅拌轴刚度校核因为上一步得出来的搅拌轴直径的数值是在不考虑弯矩作用下计算出来的，为了工作时操作人员的安全必须要对初步确定的轴径进行刚度校验。查阅文献资料得知许用扭转角=0.8/m，弹性模量G=8.1104MPa。查文献可以得到搅拌轴扭转角计算公式为：=MTGJ180103#16而搅拌轴截面上圆面对圆心的极惯性矩为：J=d432#17代入上一步所得轴径解得J=50432=613592.32mm4。所以：=6.371058.1104613592.32180103=0.734/mDi=2000mm解得：L3=232393.5=1595.7mm将上述计算所得结果代入可得搅拌轴的长度为：L=661+1056.5+1595.7=3313.2mm结果经圆整后取L=3315mm。4 传动装置的选择4.1 传动装置的简介传动装置设计是反应釜设计中很重要的一块，电动机、减速机、联轴器、机座组成了传动装置，由于本设计是立式搅拌反应釜，所以把传动装置装在反应釜的顶部，按电动机、减速机、联轴器、机座的顺序，从上往下排列。电动机提供动力，然后经减速机减速把转速降下来，然后经联轴器带动搅拌轴转动，再带动搅拌器完成作业。为了日后检修方便以及同心度要求，把传动装置和轴封装置一起安装在一个装在反应釜上封头上的底座上。所以，传动装置的设计，应该根据实际要求选择适合的电动机，减速机和联轴器，同时根据这些数据和釜体的数据把机与底座设计出来。图4就是传动装置各组成部分的基本结构和位置：图4 传动装置的结构4.2 电动机的选择选择电动机得第一原则就是一定要安全，然后就是要能够满足设备所需要的功率以及转速。由于任务书上要求自定电动机的功率，而由上一个步骤可知设备正常运转所需的搅拌功率P=6kw，所以需要自己确定一个合适的电动机功率。由任务书上给的设计参数可以知道反应釜内的物料是药物水溶液，所以决定选择Y系列三相异步电机。转速方面选择常见的转速为1500r/min的电动机。查阅参考资料的电动机的功率与搅拌功率的关系如下式：Pd=P#23式中：Pd电动机功率； 传动装置以及轴封装置的损耗补偿系数，取=0.85。代入搅拌功率P=6kw，解得Pd=7.06kw。根据电机的功率Pd=7.06kw以及转速nd=1500r/min，查Y系列电动机型号大全，得所选电动机型号为Y132M-4。4.3 减速器的分析与选择减速器，顾名思义就是用来减速的机器，具体来说就是用来把原动件高转速转换成低转速然后输出给工作机的一个机构，在这里原动件就是电动机，工作机就是搅拌器，如果不考虑转换过程中的功率损耗的话，在转速降低的同时力矩会变大。它根据内部的减速传动系统的不同可以分为多种类型，下表是几种常见减速器的简单介绍：表3 常见减速器的基本参数比较参数齿轮减速器圆形蜗杆减速器摆线针轮行星减速器V形皮带减速器传动比传动效率输出轴转速（r/m）输入功率（KW）传动原理1260.950.96652500.55315两级同中心距斜齿轮传动80150.80.93121000.5555圆弧齿圆柱蜗杆传动9870.90.95171600.0455利用少齿差内啮合行星传动4.532.960.950.962005000.55200单级V形皮带传动续表3比较参数齿轮减速器圆形蜗杆减速器摆线针轮行星减速器V形皮带减速器主要特点在相同传动比范围内拥有制 造成本低，传动效率高，体积小，结构 简单，装配检修方便，不允许承受外 加轴向载荷，允许正反转。凹凸面圆弧齿廓啮合，效率 高，发热低，磨损小，承载能力高，重量轻，体 积小，结构紧凑，广泛用于搪玻璃反应釜。传动比大，传动效率高，拆装方 便，结构紧凑，体积小，重量轻，寿命 长，承载能力高，工作平稳。能承 受过载和冲击载荷，允许正反 转。结构非常简单，而且过 载时能打滑，因此可以起到安全保 护作用，但不能保持精确的传动比。传动效率高的减速机是我们要优先考虑的类型，根据电机的功率Pd=7.5kw、转速nd=1500r/min以及搅拌轴转速n=90 r/min,得出传动比i=1500/90=16.7。最后决定选择行星摆线针轮减速器。它的外形见图5所示：图5 行星摆线针轮减速机的外形该减速器的外形安装尺寸如下表所示：表4 减速机的外形安装尺寸（mm）DbD2D3D4n-dDMP60183403102706-112704EBhMCFl204356489219804.4 机座的分析与选择机座就是传动装置的支架，主要作用是支撑电动机和减速机以及在机座里面安装联轴器、轴封等各种重要构件。所以机座的设计主要就是考虑它的强度和内部空间是否能够满足要求。一般来说机座的型式可以分为无支点、单支点以及双支点机座。当在电动机或者减速器上能够找出两个可以当做支点的机构时，或者是在电动机或减速器只能够找出一个支点，但容器内部也有可当做支点的构件时，在机座的选择上就可以选择无支点机座。当在减速机或电动机以及搅拌容器内都只能找到一个可以当做支点的机构时，就只能选择单只点机座。当以上两种机座都不适用时选用双支点机座。按照前面计算所得的搅拌轴转速以及搅拌轴轴径，决定选用公称直径DN300的单支点机架，单支点支架的结构示意图见图6。图6 单支点机座的结构示意图4.5 联轴器的分析与选择由于需要将传动轴和从动轴连接在一起并带动从动轴转动，所以设置了一个连接装置用来连接传动轴和从动轴，这就是联轴器。联轴器的主要作用就是用来传递动力，有时也可以作为一种安全装置，联轴器在这里的作用是连接电机与搅拌轴。4.5.1 联轴器的结构分析联轴器又叫做联轴节，因为需要用来连接多种结构不同的装置，所以能够适用于多种机构，联轴器能够分为两大类：挠性联轴器和刚性联轴器。挠性联轴器又有无弹性挠性联轴器和弹性挠性联轴器，无弹性挠性联轴器只有补偿轴线位移的功能，而有弹性挠性联轴器还多了一个缓冲减震的作用，但是强度比不上无弹性挠性联轴器。而刚性联轴器因为没有弹性不能发生变形所以上述的两种功能都没有，刚性联轴器的优点是结构简单、使用方便且制造和保养成本低，能够保证被连接的两轴有相对较高的对中性，同时还拥有很强的抗油性与耐腐蚀性。几种常见联轴器的基本特征如表5所示：表5 几种常见联轴器的基本特征立式夹壳联轴器凸缘联轴器十字滑块联轴器弹性圆柱销联轴器特点靠摩擦力传导扭矩力，由两个半环组装而成的悬吊环在夹壳的中部，作用是用来固定轴的轴向位置。适用于最高使用温度为250，最高圆周速度5m/s。由两个凸缘盘式半联 轴器、联接键和螺栓等 组成。有两种不同的结构。由两个带有沟槽的半联轴器 和一个带有互 相垂直凸牙的中间盘组成。可以补偿两轴间的轴向偏移、径向偏移和小量的 角偏移。它的构造与刚性凸 缘联轴器相似，不 同的是用套有橡胶圈的柱销代替了联 接螺栓。通过橡胶 圈传递运动和扭矩径向偏移量为3-6mm，角偏移量为1。优缺点优点是构造简单、拆卸方便。缺点是只适用于低转速，并且不适用于有冲击的情况，生产出来的产品单一，后期还要加工。可承受较大载荷，结构简单，被联接的两轴对中精确，应用广泛，但要求安装准确。只适用于转速少于250r/min，轴刚度较大，并无剧烈冲突的场合。制造容易、成本低，装拆方便，适用于载荷平稳，需要正、反转或起动频繁的中、小载荷传递 的情况。4.5.2 联轴器的选择因为上一步骤选用了摆线针轮行星减速器，所以在联轴器的选择上决定选用立式夹壳联轴器。由上一步所选的减速器输出轴直径D=60mm和搅拌轴直径d=60mm以及所需要传递的转矩大小等各种影响因素综合考虑，在查阅相关资料和标准后，决定选择型号为GJL-4的立式夹壳联轴器，标记为：DN 65 HG 5-213-65。4.6 底座的设计底座的设计如下图所示，底座的边缘设置了通孔，在底座的侧面还设计了用来调节螺杆的把手，底座的上表面至少有三个凹槽的存在，凹槽的下面部分与孔相连。如下所示图7就是底座的结构示意图以及尺寸：图7 底座的结构以及尺寸5 反应釜轴封装置的选择轴封装置的作用简单来说就是堵住反应釜釜体与外界之间的缝隙，虽然轴封装置在反应釜中占据的体积很小，但是轴封装置选用的合适与否轻则直接关系到生产效率的高低和生产产品的品质，严重时甚至关乎搅拌中作业人员的人身安全。假设选择的轴封装置和其他的组件不能配套，那么在搅拌作业过程中釜体就很容易产生泄露，这样不仅会产生浪费而且还会对到我们周围的环境造成很大的危害，严重时甚至还会发生烧坏轴承、打坏齿轮、拧断传动轴或其他的危害性极大的安全事故。安全责任重于山，勿觉与己不相关啊！如上所述，轴封装置的选择影响非常大。5.1 轴封型式的确定通常情况下轴封型式可以分为动力密封、机械密封和填料密封，下面是它们的原理以及优缺点介绍。如表6所示：表6 几种轴封型式的特点与优缺点动力密封机械密封填料密封 原理 优点缺点 利用电机转动时带动副叶轮转动，使轴封处的气压降低到常压甚至负压，使反应釜在使用中不泄露。价格便宜，修理方便，使用中基本不泄露，性能比较靠谱。功率损耗比机械密封大，停车密封装置的寿命比较短。利用一对或者多对与轴垂直的端面在各种机械压力的作用下紧密贴合并配合辅助装置从而保持密封。 密封性较好，泄漏量相对不大，寿命相对比较长。主要是经济方面，价格比较高，使用和维护的要求也比较高填料中含有润滑剂，在轴料接触面上形成油膜，接触部位和未接触部位形成“迷宫效应”从而阻止泄露。结构非常简单，价格低廉，容易检修。泄漏量相比其他很大，寿命很短，功耗损失也比较大在这次设计中，轴封装置的主要作用就是为了防止在搅拌过程中反应釜筒内的搅拌介质泄露出来，所以我们先从防止泄露这一点出发来比较上述的三种轴封型式，首先可以看出填料密封的泄漏量是最大的，查阅资料得填料密封的最大泄漏量甚至达到了450ml/h，而动力密封和机械密封在防止泄漏这一点上做的都非常的好，尤其是动力密封，在开机状态下基本不发生泄漏，所以从防止泄露这一点看，我们优先选择动力密封和机械密封，排除掉填料密封。接下来就是比较机械密封和动力密封中哪一种密封型式更加适合应用在此次设计的反应釜上，首先看动力密封，动力密封只能在电动机工作时生效，所以动力密封一般不单独使用；电动机停车时离心力消失，这时只能依靠与动力密封配合使用的停车密封装置来起到密封的作用，与动力密封配合的停车密封装置大多数是填料密封，而填料密封的泄漏量大寿命又短。然后再来分析机械密封，机械密封机构简单，寿命相对较长，一般可以达到一年左右，而且有足够的强度和刚度，适用于各种环境。综上所述，决定这次设计的密封型式选择机械密封。5.2 机械密封的结构以及分类图8 机械密封的结构示意图上图所示是某种主要用于釜式反应器的机械密封装置的结构简示图 。在上面的图中能够看出来，动环、静环和压紧弹簧以及辅助密封件这四个必不可少的部分共同组成了机械密封装置。静环被各种固定螺钉共同固定在静环座上，静环座与设备固定连接在一起，当搅拌轴被电动机带动时，静环是不会跟随搅拌轴一起转动的；动环被弹簧座和弹簧压板以及各种螺钉压紧固定在搅拌轴上，所以动环以及固定它的每个零件都会跟随搅拌轴一起转动。当反应釜进行搅拌作业时，电动机带动搅拌轴转动，动环也跟随搅拌轴一起转动，静环因为被固定在静环座上所以不转动，静环和动环在弹簧座和弹簧压板的作用在紧紧的靠在一起。从结构上看，只要动环和静环靠的足够紧密，釜体内的物料也就没那么容易泄露了，采用机械密封这种密封型式就能够有效的隔绝釜体和外界。通常机械密封是按照作用原理和结构来分类的，比如按照密封端面的对数，按照作用在密封端面的压力性质，按照静环安装在密封端面的内外，按照弹簧机构的数目等等，除了上面说的这些还有很多种分类方法，在这里我们先通过几种常见的分类来选择合适的结构型式。如下所示表7是几种常见的结构型式以及它们的特点：表7 几种常见机械密封的结构型式及特点型式特点非平衡式机械密封平衡式机械密封单端面机械密封双端面机械密封不能平衡液体压力对端面的作用，载荷系数大于或等于1，适用于釜内压力低的情况，对于一般液体可用压力小于或等于0.7MPa，当釜内液体润滑性较差时，可用压力小于或等于0.3-0.5MPa能部分或全部平衡平衡液体压力对端面的作用，一般采取部分平衡载荷系数（大于或等于0，小于1），适用于釜内压力较高的情况。只有一对密封端面，多用于釜内物料本身的润滑性较好以及允许微量泄露的情况有两对密封端面，当一级密封面失效时二级密封面仍可密封，多用于釜内物料有毒、易燃易爆以及不允许泄露的情况5.3 轴封装置的确定根据PW=0.35MPa、t=85、n=90r/min、d=60mm，查阅相关资料后决定选取B104型内装单端面平衡型机械密封作为此次设计的轴封装置。6 其余附件的设计与选型6.1 支座的选型对于釜式反应器这种相对大型的化工设备一般都会在釜体的周围安装四个支座，因为这是立式的设备，所以一般选择悬挂式支座。悬挂式支座又叫做耳式支座，耳式支座可以分为很多种型号，在这里我打算采用四个耳式支座焊接在釜体上。首先我们要做的是估算出设备在工作状态下的总质量（包括设备本身和容器内的物料）。设备本身的质量可以根据前面设计的尺寸以及选择的各配件预估，在这里我们估算值取m1=6000kg，然后是容器内的物料，因为容器设计的计算容积为8.75m3，假设物料密度与水