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6m3蛇管式反应釜设计含开题及7张CAD图,m3,蛇管式,反应,设计,开题,CAD
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20XX届XX设计说明书 6m3蛇管式反应釜设计 院 、 部: 学生姓名: 指导教师: 职称 专 业: 班 级: 完成时间: 20XX年6月 摘 要反应釜,在石油、化工、医药等行业中应用范围非常广,是一种综合性反应容器,操作简单。所谓蛇管式反应釜就是比正常的反应釜多了个蛇管,蛇管里可以通热水、热油或者冷却介质,目的是为了加热或冷却反应釜内的物料且其结构简单。 本次毕业设计课题是为了设计6m3蛇管式反应釜,通过对设计任务书进行了详细分析后,为了应对夹套传热的效率底下,决定在筒体内嵌一个蛇管,首先了解蛇管式反应釜的构成部分。它是由釜体、夹套传热结构、蛇管等其他零件所组成,我们要根据说明书中要求的数据和结构来进行计算,不断寻找各个零件的最优选择,通过说明书我了解到筒体的直径大小,从而可以推出夹套的大小,然后进行强度校验,确定内筒和夹套封头的厚度。之后并按照设计结构的顺序进行分析计算,得出其参数是否满足要求。传动装置是反应釜重要组成部分之一,综合考虑其经济性和动力效果,确定好电动机和减速机的选择。紧接着选择合适的机械轴封,满足即可。这此毕设查资料的时候我发现学的知识已经忘得差不多了,尤其是在简单的受力分析面前有事我都无能为力,认真搞毕设的同时,我的知识不断复位,这同样给了我一个教训,就算步入社会也不能丢掉书本,因为自己不知道什么时候就要用到这些知识。关键词:反应釜;搅拌装置;传动装置;轴封ABSTRACTThe reactor, widely used in petroleum, chemical industry, medicine and other industries, is a kind of comprehensive reaction vessel with simple operation. The so-called serpentine reactor is that there are more serpentine tubes than the normal reactor. The serpentine tube can be filled with hot water, hot oil or cooling medium, so as to heat or cool the materials in the reactor and its structure is simple.This graduation project is to design 6 snake tube reactor. After a detailed analysis of the design specification, in order to cope with the low efficiency of jacket heat transfer, it is decided to embed a snake tube in the cylinder. First, understand the components of the snake tube reactor. It is composed of kettle body, jacket heat transfer structure, snake tube and other parts. We need to calculate according to the data and structure required in the specification, and constantly find the best choice of each part. Through the specification, I know the diameter of the barrel, so that we can deduce the size of the jacket, and then carry out strength verification to determine the thickness of the inner barrel and jacket head. After that, according to the order of the design structure, we can get whether the parameters meet the requirements. The transmission device is one of the important parts of the reactor. Considering its economy and power effect, the choice of motor and reducer is determined. Then select the appropriate mechanical shaft seal to meet the requirements.When I checked the data, I found that the knowledge I learned had almost been forgotten, especially in the face of a simple stress analysis, I couldnt do anything about it. While I was serious about it, my knowledge was constantly reset, which also taught me a lesson. Even when I entered the society, I couldnt lose my books, because I didnt know when to use the knowledge.Key words:reactor; Stirring device; Transmission device;Shaft seal目 录1 绪论11.1 前言11.2选题背景和目的11.3 反应釜的应用领域以及发展趋势21.2.1 反应釜的应用领域21.2.2 反应釜的发展趋势22 反应釜釜体的设计32.1 反应釜几何尺寸的确定及结构选型32.1.1 筒体及封头型式的确定32.1.2筒体的内径及高度32.1.3 夹套的结构和尺寸42.1.4 内筒及夹套的受力分析与厚度计算52.1.5 蛇管的结构和尺寸83 夹套与蛇管的传热量计算103.1反应釜内的传热系数103.2传热面积103.3反应釜加热和冷却的时间以及对数平均温差的计算104 搅拌装置选型124.1 搅拌器的选择124.1.1 搅拌器的结构类型124.1.2 搅拌器的选用134.2 搅拌功率计算134.3 搅拌轴设计144.3.1 搅拌轴的强度及刚度计算144.3.2 搅拌轴直径的确定155 传动装置的选择175.1 选择电动机175.2 减速机的选用185.3 机座的选择185.4 联轴器装置的选型195.4.1 联轴器的机构类型195.4.2 联轴器的确定195.5 底座的设计205.6 安装206 轴封装置的选用216.1 机械密封216.2 填料密封216.3机械密封的结构226.4轴封装置的选择227 反应釜的轴加工要求与检测247.1 轴的加工要求247.2 轴套的加工要求247.3 反应釜的质量检验24参考文献26总结27 1 绪论1.1 前言反应釜是在化工行业用于物质进行物理反应和化学反应的重要设备。但是大多数情况下反应釜也是一种带有常见缺陷的化工设备,因为反应釜工作时存在易燃易爆毒害腐蚀介质的混合反应。因此,它的缺陷有时会影响反应物质的质量甚至还会危害人身财产。这种情况是很令人担忧的,所以要采取一些方法来改进反应釜,对其进行升级改造。根据查阅资料得出一种方法,就是在反应釜的内部设计可旋转的搅拌装置,既可以使物料搅拌均匀且不糊底,还可以快速使其充分反应,我们的目的产品就能生产出来。现如今可以选用的搅拌装置有很多,有喷射混合搅拌,机械搅拌,气流搅拌,再到后来出现更先进的电磁搅拌和管道搅拌等等。其中运用最为广泛且实用的是机械搅拌,不管过去现在将来依旧会被广泛使用。根据反应釜的搅拌方式的不同可以分成间歇反应釜、连续反应釜和半连续反应釜这三种类型。这三种反应釜都各有其特点:比如间歇反应釜相对其他两种简单易操作,适用于产品需求量少但种类要求多样和釜内物料反应较长的状况,自然选择该反应釜非常好、恰当,但是一个很大的弊端是该反应釜生产的产品质量难以预料。与之相反的是连续反应釜的,它的优点是稳定性较好,适用于规模大的生产。 1.2选题背景和目的 当今世界,是一个经济和科技不断飞跃的时代。随着建设现代化进程的不断加速,人们对生活物质的需求也随着提高。当然了,也包括对化工产品的需求。各国对高质量的化工产品也非常感兴趣,渴望培育高质量的机械专业性人才,搞科研,研究出高技术的和省能的设备,进一步占领这仅剩下的市场,分到较大的蛋糕。随着人民在生活需求上的满足,人们也正在追求精神境界的需求,渴望发展的同时也能生活在一个绿化健康的环境中。平时,我们也能常常见到一些化工产品,这也是生产力发展所产生的结果。这就要求了工厂在化工生产中要制造出人民所期待的产品,不然生产出来也会被淘汰。这就体现在不只只要制定出好的更好的工艺过程,还要的是生产出更优更适合技术革新的设备。反应釜更为化工中的典型设备,它的制造设计就显得很重要了。因此如何对反应釜进行革新升级,对于化工企业甚至是国家来都极为重要。分配大学生做此种设计的任务,不仅仅是考察机械专业类学生的学习成果,也是为机械的底蕴埋下厚厚的肥料。学校安排我们机械专业的同学们做化工设备的设计的目的,是为了对我们即将毕业的学生们进行考察学习情况和一些综合性的能力的培养,在最后的一次的毕业之前的设计任务中,我们需要认真独立地完成这次任务。这将不只是对我们大学多年来所学知识的检验,更是培养即将毕业的学子们出校门后具备工作的能力,比如学会温习之前遗漏知识的能力、主动学习不会的知识、独立动手的能力等等,这都是我们离开这个大家庭需要单独面对问题且需要自己要具备的能力。因此,学校安排的毕业设计任务是有必要的,且有意义的。 1.3 反应釜的应用领域以及发展趋势1.2.1 反应釜的应用领域反应釜是化工生产中给物料提供化学反应和物理反应的场所,可以应用于药品的生产,石油的精炼,是不可或缺的化工机械。以下有四种反应釜的适用领域。搪玻璃反应釜主要应用于石化,农药的生产,能更好的承受腐蚀性液体,可以在釜内进行聚合和缩合等化学工艺过程。另一种反应釜是水热合成反应釜,它是由不锈钢外罐和四氟乙烯内杯制成。碳钢反应釜是一种应用比较广泛的反应釜,可以适用于不含有腐蚀性液体的环境,比如油类的加工。1.2.2 反应釜的发展趋势化工机械在国内的发展越来越迅速,而反应釜在这其中承担一个极其重要是的角色,反应釜的品质直接决定了药物溶液的质量。我们从以下四个方面改进反应釜:一是可以增大容量,这样就会提高产量,减小药品之间的误差水平,大大降低了产品成本。目前反应釜的容积最大可达,与国外先进水平比较,我国已经快接近至一流水平。其二是改良反应釜的搅拌装置,以前只是采用单一的搅拌叶片,现如今发展到采用的双搅拌器搅拌或者是外加一个泵进行强制循环。其三是用先进的自动化技术代替手工操作,随着自动化水平的不断提高,一个企业的自动化程度代表着一个企业的兴衰,采用编程既可以保证产品的稳定生产,还可以不断提升产品质量,大大节约工厂的成本。最后可以改进热处理的方式,既可以加强保温,提高传热效率。蛇管的应用是今后反应釜的发展趋势。2 反应釜釜体的设计2.1 反应釜几何尺寸的确定及结构选型2.1.1 筒体及封头型式的确定 根据设计说明书的工艺要求。2.1.2筒体的内径及高度(1)反应釜的/和装填系数 由文献7表6-1可查得几种反应釜的/如表1表1 反应釜的/值类型反应釜内物料类型普通的反应釜液-固相物料或液-液相物料11.3气-液相物料12可容纳发酵物料的反应釜气-液相物料1.72.5 要确定筒体的内径和高度的时候,首先要了解物料在筒体内混合的时候会不会发生反应,本次设计的物料是药物水溶液,并不发生化学反应,不会产生任何气体,因此排除表内的发酵罐,使用一般的反应釜就行,遂得出(2) 筒体内径的计算通过查阅参考文献7,可查得下列公式来计算筒体的内径: (1)式中:为筒体内径,m ;V为釜体容积,m3;H为筒体高度,m。根据说明书可知,气体和液体的混合物为反应釜内的物质,因此长径比为1.2是最恰当的选择,将m3代入公式: (2) (3)确定筒体内径和高度计算所得的结果圆整为标准直径,因此取Di=1500mm,在文献8中查阅表4-14,得知25mm为标准椭圆形封头的直边高度h2的数值,=1,由文献8可得封头各参数公式。如图1为椭圆形封头的结构示意图: 图1 椭圆形封头曲面高度按下式计算 (3)得曲面 高度h1为使用公式0.5D2求得内表面积为2.47m2,使用公式24Di3得Vh的数值为0.442m3,筒体的容积V1可以由文献8表4-20得知,其数值为1.767m3。下式的公式(5)为筒体高度的标准公式: (4) 把上述公式计算所得的数值代进公式(3):计算所得的数值H2.68m,而一般取H=2700mm。所以H/=1.6,在合理的长径比范围之内,符合要求。2.1.3 夹套的结构和尺寸(1)夹套的选型在釜体的外侧用法兰结构或者电焊的方式嵌在釜体的外壳,然后与反应釜的釜体一起组成一个封闭的空间就是夹套。不同类型的夹套各有其适用范围,因为物料是药物水溶液,要考虑其传热效果,而且筒的底部是半圆形,遂决定使用不可以随便拆装的U型夹套(2)选择夹套直径的大小以及计算夹套高度夹套的直径和筒体直径密切相关,只有夹套的直径的大小小于筒体,才可以采纳,根据文献可以了解到筒体的大小,然后用公称直径来确定夹套直径的大小,见表2:表2 筒体直径与夹套直径的关系500600700180020003000由表2可知夹套直径。通过公式(5)可以估算出夹套筒体高度是如下: (5)Hj的数值为1600mm,其为圆整后的数值,夹套封头和筒体皆为椭圆形且具有相同的直径。2.1.4 内筒及夹套的受力分析与厚度计算(1)内筒及夹套的受力分析当物料在釜内混合加热时,会存在气体的产生,所以既有内筒筒壁会受到气压也有夹套的外壁也受到大气压强,其中筒内被所受到的大气压强是0.1Mpa,夹套外壁所受到的压强是0.25MPa,为了使数据更加精确,就要统筹兼顾,两者一起考虑。(2)计算夹套筒体、封头厚度 查阅文献8得知公式(6)为厚度(夹套)公式: (6) =1.10.35160021130.6-1.10.35+0.3+2 =5.71mm Pc计算压力,MPa Di圆筒的内直径,mm t在设计温度下圆筒的许用应力,MPa n圆筒的名义厚度,mm C1钢板厚度的负偏差,mm C2腐蚀裕量,mm公式(7)也为厚度(夹套封头)公式: =1.10.2160021130.6-0.51.10.35+0.3+2 =4.48mm (7)pc计算压力,MPa Di圆筒的内直径,mm t在设计温度下圆筒的许用应力,MPa n圆筒的名义厚度,mm C1钢板厚度的负偏差,mm C2腐蚀裕量,mm最终确定,封头的材料为Q235-A钢且为标准的椭圆形,上述计算所得厚度数值圆整后数值都是5毫米。(3)计算内筒筒体厚度查阅文献8中4-9 4-11的表格得C1=0.3 C2=2同样由表4-8中分析比较可以得出焊缝系数的数值为1 存在0.25兆帕内压时,公式(9)可计算筒体厚度: =1.10.25150021131-1.10.25+0.3+2 =4.13mm (8) Pc计算压力,MPa Di圆筒的内直径,mm t在设计温度下圆筒的许用应力,MPa n圆筒的名义厚度,mm C1钢板厚度的负偏差,mm C2腐蚀裕量,mm 当存在0.35兆帕外压时,为了简便计算筒体厚度,首先假设,则,由于 夹套顶部与容器法兰面的距离实际定为150mm,则内筒受到外压部分 的高度为H-150mm,由此来可以知道L/D0及D0/e的值。 (9) (10)式中 h2椭圆封头的直边 高度,根据Di=1500mm,n=5mm由文献8表16-7查得h2=25mm h1椭圆封头的曲面高度,根据Di=1500mm,n=5mm由文献8表16-6查得h1=375mm故 L/D0=2725/15101.8;D0/e=1510/2.7559由文献8图15-4查得A=0.00007,再据此查文献8图15-5 ,B不存在。 所以,当名义厚度n=5mm时, 不能满足稳定要求。再假设n=10mm,则e=n-C1-C2=10-0.3-2=7.7mm,而D0/e=1510/9.7156,L/D0=2735/15101.6。由文献8图15-4查得A=0.0003,再由此查文献8图15-5得 B=45,则许用压力为: (11)结果合适。考虑到可能会出现只有内压或只有外压以及既有内压也有外压的情况,因此受力情况会大不相同,所以要统筹兼顾,综合考虑,取范围内的最大值,最后确定筒体厚度为10mm。(4)计算内筒封头厚度存在0.25兆帕内压时,公式(12)可计算筒体厚度: (12) =1.10.3150021130.85-0.51.10.25+0.3+2 =4.46mm存在0.25兆帕内压时,公式(13)可计算筒体厚度:设n=10mm,则,而 (13)查文献8图15-5得B=100,由公式(12)可得 结果合适。 最终决定10mm的数值是内筒封头厚度的最佳选择2.1.5 蛇管的结构和尺寸(1)蛇管的选型考虑到夹套的传热有时不能满足传热的要求,于是决定在釜内内嵌一个蛇管,采用蛇管传热,将其放置在物料中,使得传热效果比普通的夹套传热效率更高效果更好,但是因为蛇管一般是用无缝钢管绕制而成,因此检修就相对困难。蛇管的进出口最好设在同一端,一般设在上封头,结构简单,装拆方便。(2)蛇管式反应釜的管间距、中心直径、圈数的确定1、 计算蛇管圈中心直径因为蛇管式内嵌在筒体内的,根据资料可知公称直径为100200mm,而筒体的内径,根据公式(14)可知 (14)2、 蛇管中每个管道的间距 每条蛇管的间距可取,遂取 (15)每圈蛇管长度:外圈mm (16)3、 每组蛇管的圈数 蛇管的圈数n的计算公式为: (17) 将数据代入可得外圈蛇管的圈数, (18)于是计算得出蛇管的圈数为46。 4、每组蛇管高度蛇管高度的计算公式为: (19)(数据来源管壳式换热器第330页公式7-6)代入数据得内外圈蛇管的高度。3 夹套与蛇管的传热量计算 3.1反应釜内的传热系数考虑到反应釜内嵌了一个蛇管,因此反应釜的夹套和蛇管可以彼此换热,因为两个零件的材料是不同的,所以会导致两者传热系数不一样。 表3蛇管和夹套的传热系数取值传热的方式冷却时加热时蛇管250-800600-1100夹套200-700100-350根据以上的表格取夹套的传热系数,蛇管的传热系数可以算出整个反应釜的总传热系数=250+800=10503.2传热面积在此次设计中我采用了夹套传热和在釜内内嵌一个蛇管式反应釜,使其传热面积大大提高,而且传热效率比普通反应釜更高,其中夹套和蛇管的传热面积就是此部件被物料所覆盖的面积。由公式(18)可知蛇管每米高度所具有的圈数,蛇管的高度由(15)可知,则可按以下公式计算出蛇管的有效传热面积: (20)其中代表的是蛇管的有效传热面积,;H是指蛇管的高度,mmn是代表蛇管的圈数。 3.3反应釜加热和冷却的时间以及对数平均温差的计算 反应釜的加热和冷却时间是不尽相同的,物料参与反应时釜内的温度可以达到,蛇管内的温度可以达到,冷却后的终点温度都是零度。则加热和冷却时间可由下列公式计算: (加热) (20) (冷却) (21)这两个公式中是加热时到达终点的时间,是冷却后到达终点的温度;M是物料的重量,kg;c是物料的平均比热,;是恒温载热温度,K。根据查阅文献可知,,,可得,。则加热时的对数平均误差是=68 (加热) (22)=22 (冷却) (23)药物水溶液在釜内会经历加热,冷却的过程,因此他的传热量是不一定会相同的。其中反应釜内的总传热量的计算如下: (24)公式中:Q为传热量,J K为总传热系数,; S是传热面积,; 代表的是对数平均温差,K; T是换热所需要的时间,s。 因此,根据上式的数据计算得出。4 搅拌装置选型4.1 搅拌器的选择搅拌器的最好选择方式是一选择结果合理,二是选择方法简便。但是这两点是很难兼得的,既要考虑物料水溶液的粘度影响,还要考虑搅拌的速度是否能使药物水溶液充分反应。4.1.1 搅拌器的结构类型(1) 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,面对一些粘度比较高的物料能够很好的进行搅拌。由于它能使物料产生径向流动,所以它在面对气体分散和不相容的液体还有混合液体在一起后会发生化学反应的任能正常使用。其中被搅拌液体的黏度不会超过25Pas。他的主要优点是当能量消耗不大时,搅拌效率较高,主要适用于乳浊液、悬浮液等。涡轮式搅拌器的结构图见图1。图2 涡轮式搅拌器(2)浆式搅拌器当面对流动性大、粘度低的液体物料以及纤维状和结晶体状的溶解液可以采用桨式搅拌器,当物料比较多导致深度高时,可以在轴上装几排桨叶,这样搅拌效率会大大提高,而且采用折叶式的桨叶比平直的桨叶功耗更少,操作成本更低,故折叶桨使用较多。桨式搅拌器不能用于以保持气体和以细微化为目的的气液分散操作其常用参数如下。表4常用尺寸常用运转条件常用介质粘度范围流动状态,小于100Pa.s不同高度上的水平环向流桨式搅拌器的转速一般为 ,该搅拌器的材料一般都是由扁钢或角钢制成,它的直径大小一般是筒体直径的0.350.8倍左右,为应对液料层比较高的情况,可以多装几层桨叶,这样会使搅拌效率更高,使物料得以充分搅拌,相邻的两层搅拌叶交错成 90安装。浆式搅拌器的结构示意图见图2。图3 桨式搅拌器(3) 锚式与框式搅拌器锚式搅拌器既可以用角钢制成也可以使整个桨叶铸造制成,它是由垂百桨叶与底封头形状相似的水平桨叶组成的,可在锚式桨中间加一横桨叶,时期搅拌范围更加宽广,即为框式搅拌器,来增加容器中部的混合,框式搅拌器的结构示意图见图3。框式或锚式搅拌器的直径较大,一般为釜体筒体内径Di的23910, v5m/ s, 转速范围为 5070r/ min。结构简单,制造方便,适用于粘度大、处理量大的物料;可减少挂壁现象。 图4 框式搅拌器(4) 推进式搅拌器推进式搅拌器是应有比较广泛的搅拌器,可采用整体铸造的方式制成,使用的材料是铸铁和不锈钢,它的形状是三瓣螺旋形叶片,旋转桨叶直径一般是筒体直径的1/3,它的螺距和浆直径D相等。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,以目前的科技水平还可以达到更快的速度,一般来说大直 径取较低转速,小直径取高转速。主要适用于粘度低和流量大的场合,推进式搅拌器的结构示意图见图4。图5 推进式搅拌器4.1.2 搅拌器的选用根据本次设计的原始资料以及相关文献可知,釜内主要是药物水溶液,决定选用框式搅拌器。框式搅拌器具有应用广泛,稳定性高,成本低,能够完成的任务多等优点,实在是我们这次设计的最优选择。最终选择框式搅拌器,d=800 mm,再考虑好经济性以及工厂生产的实用性后决定使用屈服强度为235MPa且不需要冲击的碳素结构钢。4.2 搅拌功率计算搅拌功率:当搅拌器搅 拌时,对液体做功并使让其产生运动所要的功率。 计算搅拌功率的目的就是为了选用适用的传动装置。由任务书可知电动机的功率是Pd=5kw,而搅拌功率和电动机功率的关系如下: (20)将式中,代入到公式(20)中求得 4.3 搅拌轴设计搅拌轴的材料可选用45钢,该材料耐磨性和强度较好,经过特殊的热处理后适合制成轴类零件。还可以用普通碳素钢(如Q235A)来制造要求较低的搅拌轴。为了应对腐蚀性和磨损的状况可以使用不锈钢材料。考虑到本设计的物料是不含腐蚀性物质的药物水溶液,遂决定搅拌轴 采用45钢制造。4.3.1 搅拌轴的强度及刚度计算(1)搅拌轴的强度计算搅拌轴的强度测试是十分重要的,如果这一零件不达标,就会导致整个反应釜的使用期限大大降低,可讨论搅拌轴在搅拌时的受力,于是完成强度的计算。表5 按轴的强度算出的轴直径序号名称符号单位数据来源和计算公式数值1最大剪应力maxMPa2扭矩MTN.mm9.55106Pn3抗扭矩截面模量Wmm34降低后的材料许用应力MPa355搅拌轴所传递的功率Pkw8.926搅拌轴的转速nr/min857轴的直径dmm 52.6(2) 轴的刚度计算 刚度也是衡量一个轴类零件的重要指标,只要满足了刚度条件,搅拌轴就不会出现过度弯曲变形的状况。表6 按轴刚度算出的轴直径序号名称符号单位数据来源和计算公式数值1轴扭转变形 的扭转角/m2搅拌轴材料剪切弹性模量GMPa8.11043轴截面的极惯性矩Jmm44许用扭转角/m0.85搅拌轴所传递的功率Pkw8.926搅拌轴的转速nr/min857轴的直径dmm54.84.3.2 搅拌轴直径的确定要想搅拌轴稳定,不影响工作,因此要求进行强度和刚度的校核及检测,数值必须在许用范围内。因此,取。 5 传动装置的选择传动装置放置在筒体的上头,可以给下面的搅拌器提供合适的转动速度,使物料在釜内能稳定生产,传动装置的结构由下图可知,其中电动机先起到提供动力的作用,减速机可以调节电动机传到的速度,当传来的速度大时会帮我们调节到较小速度,速度小时也可以调大,然后再通过底下的联轴器把固定速度传给搅拌轴,面对不同的物料,因为要求的搅拌速度不同,所以要选择与之匹配的传动装置。图6 传动装置的结构5.1 选择电动机电动机可以把电能转换成机械能,可以给反应釜提供动力,并且搅拌轴要求的速度并不大,因此选用的电动机功率要求不需要太高,遂决定令。选用电动机我们还要考虑各个零件运转时所消耗的功率。电动机的选择也要考虑成本预算和市场应用是否广泛,根据多方打听,发现线最常用的是三相异步电动,为了配合药物水溶液的搅拌,因此需要的转速不用太高,于是转速选的电动机就搓搓有余了。5.2 减速机的选用有时电动机传来的速度并不适合用来搅拌药物水溶液,减速机是可以用来调节电动机传来的速度的,每个减速机的传动比不一样,为了调节到合适的速度,要选择合适的减速机,因为反应釜的是筒体结构,最好采用立式减速机,于是了解到的几种电动机如下表5可知。表7 常见减速器的基本特征重要参数齿轮减速器摆线针轮行星减速机蜗轮蜗杆减速机V带减速机输入的功率大小输入的功率传动比i传动的原理两个不同级别的斜齿轮啮合传动行星齿轮啮合传动采用涡轮蜗杆啮合传动通过V型皮带来传动速度主要特点齿轮传动精度较高,传动比准确,所占的体积较小,可应用于精度需求较高的场合此减速机相对比较耐用,使用寿命长,比其他的减速机传动比高,不太适用于速度要求低的场合蜗轮蜗杆的所占体积相对较小,但是涡轮的使用寿命并不长,容易损坏,而且还不好装上拆卸因为是采用V型皮带传动,所以当发生过载的情况时,载体会发生打滑,起到保护的作用传动效率这四种减速机都各有其优点,考虑到本次设计是反应釜,能够预留的空间不会太大,而且要求传动的精度要高一些,在仔细比对这四种减速机的优缺点后,遂决定采用齿轮减速机。 5.3 机座的选择反应釜立式装置是通过机座安装在反应釜体的上面的,机座还可以在反应釜中起到保护电动机等重要装置和连接传动装置的作用,因为传动装置是不可以直接连入反应釜的结构中的。用来装下联轴器、轴封装置等部件,为确保安装方便要留下足够大的空间还需要讨论其中的受力情况来决定机座是否采用有无支点,或者是单支点和双支点的选择。无支点的应用在市面上应用比较少的,只适用于所受载荷较小的情况。于是决定采用单支点的机座,材料更具查阅资料后选择,通过比对反应釜的大小比例,轴的公称直径最终决定选用500mm。单支点支架的结构示意图见图7。图7 单支点机座5.4 联轴器装置的选型联轴器在机械中常用来连接轴与轴,带动两个轴一起转动,传递扭矩,因此这个传动装置中的搅拌轴和减速机需要采用这个联轴器。不仅仅传动的效果比以前要好,而且还减少了能量的消耗。5.4.1 联轴器的机构类型据资料可知,联轴器可以分为可移式和固定式两种类型,其中可移式是指当安装零件的时候,我们允许出现少量的误差,联轴器的作用是连接不同的机构,所而且还可以对工作产生的位移偏差做补偿,但是固定式的就要求被连接的两个轴类零件无论什么情况都不能出现相对位移,按照刚性这一条件又可以分为刚性联轴器和弹性联轴器。刚性联轴器顾名思义就是钢性很大的零件组成,很难弥补两轴线的位移,与之相反的是弹性联轴器,它既可以起到缓冲的作用,也有减小震动的功能,还可以弥补位移量,弹性联轴器在市面上的机械应用广泛,它允许两轴之间的同心度发生一些偏差了,然而刚性的没有弹性,导致安装精度要求高,但具有耐腐蚀、重量轻、灵敏度高、抗油污、不需要保养等优点。从文献5的表11-4中选择固定式中的夹壳联轴器作为连接件。5.4.2 联轴器的确定根据资料的比对立式夹壳联轴器完全符合我的要求,依据搅拌轴的直径,查阅表得,确定型号,决定使用GJL4型立式夹壳联轴器。5.5 底座的设计底座的作用就是让整个传动装置更加稳定,不会在运转时其他部件发生位移,能使搅拌轴更好运转,使物料充分反应。加工底座时一定要注意沉头孔的设计,考虑到底座的高度并不高,加工时需要防止其发生断裂。考虑到本次设计的介质是药物水溶液,完全不需要考虑它会腐蚀零件的。于是将材料选为碳素结构钢,填料底座如下图8所示图8 填料密封的结构型式5.6 安装选择好部件后就要按次序将其安装固定好,配置结构如图9所示图9 安装底盖与密封箱体、机架的配置结构6 轴封装置的选用轴封装置及安装一个装置可以使反应容器在一个完全封闭不透风的环境下进行,液液发生反应的时候,也有可能发生泄漏的情况,可保证他按照正常的方向进行,不会因温度的散失或者反应液的溅洒而影响反应,当设备里面的反应物料是腐蚀性或者有有毒时,也不会发生安全问题,还大大保护了环境,响应国家绿色生产的政策,同时更为重要的是也降低了反应设备购买或者维修的费用,大大降低了成本,即使是气液混合,也同样有此作用,所以选择正确的轴封装置显得十分重要。6.1 机械密封我们也可以根据它的结构样式称为端面密封,他在生产中经常被用到,例如压缩机等等。机械密封的消耗小而且密封效果优良,用来密封反应釜简直是不二之选,对于我们试验人员来说提供一个好的发生反应的空间,不仅不会影响实验结果,也不会让自己处于一个危险的环境。还有采用金属密封安全性更高,比普通材料更加耐用,更难损坏,使用寿命大大提高了,长期来看还是比较实惠的。6.2 填料密封填料密封相对机械密封是比较悠久的密封结构,已经使用很多年了,蒸汽机就是一个十分有名的例子,但是大部分企业生产中就见的很少了,实用性相对机械密封有限。它的基本原理是首先内置一个填料的空间,当需要拧紧压盖螺母时,倒一些填料进去,然后压紧是压缩填料,从而起到一个密封的作用。6.3机械密封的结构图10 机械密封的结构图示图10是一种反应釜用的机械密封装置的简单结构图 。它的主要原理是在弹簧的作用下,静环被紧紧压住了,因此不会产生位移量,动环和静环贴在一起就完美的阻止了物料的泄露,从而达到很好的密封效果。6.4轴封装置的选择 通过查询大量资料以及相关文献可以得出填料密封和机械密封的特点,比做出了如下对比,以表格6所示表6 特点及优缺点比较方向 机械密封填料密封 特点工作室不会发生轴的损伤,它使用的期限长,泄漏的量少,少到甚至可以忽略。可以通过调整补偿来维持泄漏量泄漏量就相对较多,寿命比较短,可能时常更换长期维修,对于成本消耗大,一旦忘记调整,不仅会使物料泄露增大,而且会对其他零件产生损害优点摩擦小、消耗少、应用广泛,能够适应较大的压力和高温。结构简单,此部件容易生产和更换,可以适用于低温低压的场合。缺点相对而言加工难度较大,装拆困难。生产中运用较少,有很多的限制条件,如压力,温度等等。7 反应釜的轴加工要求与检测7.1 轴的加工要求搅拌轴相当于化学反应中的催化剂,它能使反应容器中的物料接触更加充分,加快物料的反应速度,使其充分反应,不让釜内有残留物,使其使用时间更长。因此反应釜的加工工艺极其重要。反安装机械密封的轴表面加工光洁度通常为左右。装配精度为。轴的直线度要求因转速不同而异,其值如下:时 以下n时 以下以下时 以下7.2 轴套的加工要求在化工设备的设计装配这个过程在中,轴套扮演了难以替代的作用。它可以缓震,减少设备的损坏,降低维修和购买的成本。它能用来固定,确保轴部件不发生相对便宜,而造成损失。它还能通过联接来把有害介质隔离,保护反应和人的身体健康,及来抗腐。它也能降低组装难度,降低生产的本钱,十分重要。轴套的加工十
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