搅拌器毕业设计-(很实用

1、搅拌器毕业设计第一章 绪论 搅拌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，搅拌操作时从 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。搅拌操作分为机械搅拌与气流搅拌。 气流搅拌是利用气体鼓泡通过液 体层，对液体产生搅拌作用， 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。 与机械搅拌相比， 仅气泡的作用对液体 进行的搅拌时比较弱的，对于几千毫帕秒以上的高粘度液体是难于 使用的。但气流搅拌无运动部件，所以在处理腐蚀性液体，高温高压 条件下的反应液体的搅拌时比较便利的。 在

2、工业生产中， 大多数的搅 拌操作均系机械搅拌，以中、低压立式钢制容器的搅拌设备为主。搅 拌设备主要由搅拌装置、 轴封和搅拌罐三大部分组成。 其结构形式如 下：（结构图）第一节 搅拌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搅拌操作。 搅拌设备在许多场合 时作为反应器来应用的。 例如在三大合成材料的生产中， 搅拌设备作 为反应器约占反应器总数的 99%。搅拌设备的应用范围之所以这样 广泛，还因搅拌设备操作条件（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。搅拌设备的作用如下： 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

3、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。搅拌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搅拌 设备。第二节 搅拌物料的种类及特性搅拌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。在搅拌设备

4、中由于搅拌器的作用，而使流体运动。第三节 搅拌装置的安装形式搅拌设备可以从不同的角度进行分类， 如按工艺用途分、 搅拌器结构 形式分或按搅拌装置的安装形式分等。 一下仅就搅拌装置的各种安装 形式进行分类说明。一、立式容器中心搅拌 将搅拌装置安装在历史设备筒体的中心线上， 驱动方式一般为皮带传 动和齿轮传动，用普通电机直接联接。一般认为功率 3.7kW 一下为 小型， 5.522kW 为中型。本次设计中所采用的电机功率为 18.5kW， 故为中型电机。二、偏心式搅拌 搅拌装置在立式容器上偏心安装， 能防止液体在搅拌器附近产生 “圆 柱状回转区”，可以产生与加挡板时相近似的搅拌效果。搅拌中心偏 离

5、容器中心， 会使液流在各店所处压力不同， 因而使液层间相对运动 加强，增加了液层间的湍动，使搅拌效果得到明显的提高。但偏心搅 拌容易引起振动，一般用于小型设备上比较适合。三、倾斜式搅拌 为了防止涡流的产生， 对简单的圆筒形或方形敞开的立式设备， 可将 搅拌器用甲板或卡盘直接安装在设备筒体的上缘， 搅拌轴封斜插入筒 体内。此种搅拌设备的搅拌器小型、轻便、结构简单，操作容易，应用范围广。一般采用的功率为0.122kW ,使用一层或两层桨叶，转速为36300rmin,常用于药品等稀释、溶解、分散、调和及 PH值的调整 等。四、底搅拌 搅拌装置在设备的底部，称为底搅拌设备。底搅拌设备的优点是：搅 拌轴

6、短、细，无中间轴承；可用机械密封；易维护、检修、寿命长。 底搅拌比上搅拌的轴短而细， 轴的稳定性好， 既节省原料又节省加工 费，而且降低了安装要求。 所需的检修空间比上搅拌小，避免了长轴 吊装工作， 有利于厂房的合理排列和充分利用。 由于把笨重的减速机 装置和动力装置安放在地面基础上， 从而改善了封头的受力状态， 同 时也便于这些装置的维护和检修。底搅拌虽然有上述优点， 但也有缺点， 突出的问题是叶轮下部至轴封 处的轴上常有固体物料粘积，时间一长，变成小团物料，混入产品中 影响产品质量。 为此需用一定量的室温溶剂注入其间， 注入速度应大 于聚合物颗粒的沉降速度，以防止聚合物沉降结块。另外，检修

7、搅拌 器和轴封时，一般均需将腹内物料排净。五、卧式容器搅拌 搅拌器安装在卧式容器上面， 壳降低设备的安装高度， 提高搅拌设备 的抗震性，改进悬浮液的状态等。可用于搅拌气液非均相系的物料， 例如充气搅拌就是采用卧式容器搅拌设备的。六、卧式双轴搅拌搅拌器安装在两根平行的轴上， 两根轴上的搅拌叶轮不同， 轴速也不 等，这种搅拌设备主要用于高黏液体。 采用卧式双轴搅拌设备的目的 是要获得自清洁效果。七、旁入式搅拌 旁入式搅拌设备是将搅拌装置安装在设备筒体的侧壁上， 所以轴封结 构是罪费脑筋的。旁入式搅拌设备，一般用于防止原油储罐泥浆的堆积，用于重油、汽 油等的石油制品的均匀搅拌，用于各种液体的混合和防

8、止沉降等。八、组合式搅拌有时为了提高混合效率，需要将两种或两种以上形式不同、 转速不同的搅拌器组合起来使用，称为组合式搅拌设备。第二章搅拌罐结构设计第一节罐体的尺寸确定及结构选型（一）筒体及封头型式选择圆柱形筒体，采用标准椭圆形封头（二）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搅拌功率、传热以及物料特性的影响选取 H/Di 2.5根据工艺要求，装料系数0.7 ,罐体全容积V 9m3 ,罐体公称容积（操作时盛装物料的容积）Vg V? 9 0.7 6.3m3。初算筒体直径VDi2H4DiDiJVg3：Di即Di4 6.33.14 2.5 0.71.66m

9、圆整到公称直径系列，去 DN 1700mm。封头取与内筒体相同内经,圭寸头直边高度h2 40mm ,（三）确定内筒体高度H当DN 1700mm,h2 40mm时，查化工设备机械基础表 16-6得封头 的容积V 0.734m3H JV 49 1734 3.64m ,取 H 3.7m23.14 1.724 Di核算H /Di与H / Di 3.7/1.72.18 ,该值处于1.72.5之间，故合理。0.69VgVg6.3V 22-DiHV 1.73.7 0.73444该值接近0.7 ,故也是合理的（四）选取夹套直径表1夹套直径与内通体直径的关系内筒径Di, mm500600700180020003

10、000夹套Dj ,mmDi 50Di 100Di 200由表 1,取 Dj Di 100 1700 100 1800mm O夹套封头也采用标准椭圆形，并与夹套筒体取相同直径（六）校核传热面积工艺要求传热面积为11m2 ,查化工设备机械基础表 16-6得内筒体封头表面积A 3.34m2,3.7m高筒体表面积为ADi 3.7 3.14 1.7 3.7 19.75m2总传热面积为A 3.14 19.75 23.09 11故满足工艺要求。第二节内筒体及夹套的壁厚计算（一）选择材料，确定设计压力按照钢制压力容器（GB150 98）规定，决定选用0Cr18Ni9高合金钢板，该板材在150oC 一下的许用应

11、力由过程设备设计附表 D1查取，t 103MPa ,常温屈服极限S 137MPa。计算夹套内压介质密度1000kg /m3液柱静压力 gH 1000 10 3.70.037 MPa最高压力PnaX 0.5MPa设计压力 P 1.1 PmaX 0.55MPa所以 gH 0.037MPa5% P 0.0275 MPa故计算压力 PC P gH 0.55 0.0370.587MPa内筒体和底封头既受内压作用又受外压作用，按内压则取FC 0.587 MPa ,按外压则取 PC 0.5MPa（三）夹套筒体和夹套封头厚度计算夹套材料选择Q235 B热轧钢板，其S 235MPa, t 113MPa夹套筒体计

12、算壁厚jFCDjj 2 tFC夹套采用双面焊，局部探伤检查，查过程设备设计表4-3得 0.850.55 18005.17mm2 113 0.85 0.55查过程设备设计表4-2取钢板厚度负偏差G 0.8mm ,对于不锈钢, 当介质的腐蚀性极微时，可取腐蚀裕量 C2 0,对于碳钢取腐蚀裕量C2 2mm ,故内筒体厚度附加量Ca G C2 0.8mm，夹套厚度附加量Cb G C22.8mm O根据钢板规格，取夹套筒体名义厚度nj 14mmkjPCDj2 t 0.5R0.55 18002 113 0.85 0.5 0.555.16mm夹套封头计算壁厚kj为取厚度附加量C 2.8mm ,确定取夹套封头

13、壁厚与夹套筒体壁厚相同（四）内筒体壁厚计算按承受0.587MPa内压计算巳Dj2PC焊缝系数同夹套，则内筒体计算壁厚为:5.72mm0.587 17002 103 0.85 0.587按承受0.55MPa外压计算 设内筒体名义厚度n 12mm ,则e n Ca 12 0.8 11.2mm ,内筒体外径 Do Di 2 n 1700 2 11.2 1722.4mm。内筒体计算长度 LHj 1h 2800 1(425 12)2945.7 mm。33则L/Do 1.71 , Do/ e 153.79 ,由过程设备设计图4-6查得A 0.0004 , 图4-9查得B 50MPa ,此时许用外压P为：P

14、50 11.20.33MPa 0.55MPaDo 1722.4不满足强度要求，再假设16mm，贝卩eCa 160.815.2mm ,Do Di 2 n 1700 2 15.21730.4mm ,内筒体计算长度 L Hj -h 2800 -(425 16)2947mm33则 L/ Do 1.7 , Do/ e 113.84查过程设备设计图 4-6得A 0.0006 ,图4-9得B 60MPa ,此时许用外压为：B e 60 15.2P-0.562MPa0.55MPaDo1730.4故取内筒体壁厚n 16mm可以满足强度要求。（五）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nk

15、16mm。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e 16 0.8 15.2mm。由过程设备设计表4-5查得标 准椭圆形封头的形状系数K1 0.9 ,则椭圆形封头的当量球壳内径R K1Di 0.9 17001530mm ,计算系数 A15 2A 0.1250.1250.001242Ri1530查过程设备设计图4-9得B 110MPaP110 15.215301.090.55故封头壁厚取16mm可以满足稳定性要求。（六）水压试验校核试验压力想要更多参考资料，加 QQ： 23720204562430789090我发给大家！内同试验压力取FTFC 0.10.58

16、7 0.10.687MPa夹套实验压力取Pr巳0.10.55 0.10.65MPa内压试验校核内筒筒体应力TiPr(Diei)0.687(1700 15.2)445.6MPa2 ei215.2 0.85夹套筒体应力TjP(Djej)0.65(1800 11.2)61.8MPaIJ2 ej211.2 0.85而 0.9 Si0.9137123.3MPa0.9 Sj0.9235211.5MPa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P 0.562MPa，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

17、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。第三节人孔选型及开孔补强设计人孔选型选择回转盖带颈法兰人孔，标记为：人孔PN2.5,DN450,HGT21518-2005尺寸如下表所示：密圭寸面 形式公称压力PN（MP）公称直径DNdw SdDD1H1H2b突面（RF）4.0450480 14451.668561027013757bib2ABLdo螺柱螺母螺柱总质量（kg）数量直径长度4146375175250242040M 33 2 165245开孔补强设计最大的开孔为人孔，筒节nt 16mm ,厚度附加量C 0.6mm ,补强计算 如下：开孔直径 d

18、 450 2 0.6 451.2mm圆形封头因开孔削弱所需补强面积为：Ad 2 ( nt C)(1 fr)人孔材料亦为不锈钢0Cr18Ni9 ,所以f1.022560.3mm所以A 450 皿卫0002 103 0.85 0.5 .587有效补强区尺寸：h ,dnT451.2 16 84.97mmB 2d 2 451.2 902.4mmm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: 故 A1 (B d)( e ) 451.2 (15.2 5.7) 4376.64mm2A (B d)( e)2( nt C)( e)(1 fr)可见仅A就大于A,故不需另行补强。最大开孔为人孔

19、，而人孔不需另行补强， 则其他接管均不需另行补强。 第四节 搅拌器的选型(一)搅拌器选型 桨径与罐内径之比叫桨径罐径比 d / D ,涡轮式叶轮的 d/ D 一般为 0.250.5，涡轮式为快速型， 快速型搅拌器一般在 H 1.3D 时设置多层 搅拌器，且相邻搅拌器间距不小于叶轮直径 d。适应的最高黏度为 50Pa?s 左右。搅拌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C D/10.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搅拌器桨叶的宽度d 轮毂内经do 搅

20、拌器桨叶连接螺栓孔径搅拌器直径d1 搅拌器紧定螺钉孔径 d2 轮毂外径DJDi搅拌器圆盘的直径G 搅拌器参考质量hi 轮毂高度h2 圆盘到轮毂底部的高度L搅拌器叶片的长度R弧叶圆盘涡轮搅拌器叶片的弧半径M 搅拌器许用扭矩（N?m） t轮毂内经与键槽深度之和搅拌器桨叶的厚度i 搅拌器圆盘的厚度工艺给定搅拌器为六弯叶圆盘涡轮搅拌器，其后掠角为45。，圆盘涡轮搅拌器的通用尺寸为桨径4：桨长1：桨宽b 20:5:4 ,圆盘直径一 般取桨径的2 ,弯叶的圆弧半径可取桨径的3O38查HG-T 3796.112-2005选取搅拌器参数如下表DJdd2D1d1do155080120370M10M 1056Bh

21、1h2LbtMG110120401372285.4252614.9由前面的计算可知液层深度H 2.45m ,而1.3Di 221Omm ,故H 1.3Di ,则设置两层搅拌器。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2Dj的深度，即1025mm。则两个搅拌器间距为 1000mm，该值大于也轮直径，故符合要求。（二）搅拌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。第三章传动装置选型第一节减速机选型由工艺要求可知，传

22、动方式为带传动，搅拌器转速为220rmin ,电机功率为18.5kW,查长城搅拌表3.5-3选择减速机型号为FPV6 减速机主要参数及尺寸如下表：第二节联轴器的选型 选择减速机输出轴轴头型式为普通型，选择 GT型刚性联轴器联轴器主要尺寸为：轴径DiD2D3D412n dmdol 2L1H8022018512015024286 M16M1630162324第四章搅拌轴的设计与校核4.1符号说明d设计最终确定的实心轴的轴径或空心轴外径，mm ;do设计最终确定的密圭寸部位实心轴轴径或空心轴外径，mm ;di按扭转变形计算的传动侧轴承处实心轴轴径或空心轴外径，mm ;d2按强度计算的单跨轴跨间段实心

23、轴轴径或空心轴轴径或空心轴外径，mm ;dL单跨轴的实心轴轴径或空心轴外径，mm ;E 轴材料的弹性模量，MPa ;e搅拌轴及各层圆盘（搅拌器及附件）组合重心处的许用偏心距,mm ;Fe 搅拌轴及各层圆盘（搅拌器及附件）组合重心处的质量偏心引 起的离心力，N；Fhi第i个搅拌器上的流体径向力，N ；IL单跨轴跨间轴段（实心或空心）的惯性矩，mm4 ；Ki 单跨轴第i个圆盘（搅拌器及附件）至传动侧轴承距离与轴长L 的比值（i 1、2 m ）;L 单跨轴两轴承之间的长度， mm ;LI、L2Li 1i个圆盘（搅拌器及附件）的每个圆盘至传动侧 轴承的距离（对于单跨轴），mm ;Le 搅拌轴及各层圆盘

24、（搅拌器及附件）组合重心离传动侧轴承的 距离（对于单跨轴），mm ;M轴上弯矩总和，N ?m ;MA由轴向推力引起作用于轴的弯矩，N?m ；M n按传动装置效率2计算的搅拌轴传递扭矩，N ?m ;M R由径向力引起作用于轴的弯矩，N ?m ;m 固定在搅拌轴上的圆盘（搅拌器及附件）数；mi、m2 mi圆盘（搅拌器及附件）1、2i的质量，kg ;mie、m2e mie圆盘（搅拌器及附件）1、2i的有效质量，kg;mL单跨轴L段轴的质量229mL dL（1 No）?L? S 10 kg4mLe单跨轴L段轴的有效质量，kg ;mw 单跨轴及各层圆盘(搅拌器及附件)的组合质量，No 空心轴内径与外径的

25、比值；n 轴的转速， r /min ；nk 轴的一阶临界转速， r /min ；PN 电动机额定功率， kW ;p 设备内的设计压力， MPa ；S相当质量的折算点；S 传动侧轴承游隙 ,mm ；S 单跨轴末端轴承游隙， mm ；W单跨轴L段有效质量的相当质量，kg ;Wl、W2Wimie、m2e mie 的相当质量，kg ;WS在S点所有相当质量的总和，kg ；搅拌轴轴线与安装垂直线的夹角， (o )；i 第个搅拌器叶片倾斜角，(o )；轴的扭转角， o/m；x 处的径向x 处的径x 处产生lX 由轴承径向游隙引起在轴上离图或图中轴承距离 位移， mm ；2X 由流体径向作用力引起在轴上离图

26、或图中轴承距离向位移， mm ；3X 由组合质量偏心引起离心力在轴上离图或图中轴承 的径向位移， mm ；-离图或图中轴承距离X处轴的径向总位移，mm ;搅拌物料的密度，kgm3 ； 轴材料的密度，kgm3 ;轴上所有搅拌器其对应编号i之和4.2搅拌轴受力模型选择与轴长的计算传动隔抽承轴长：L (475 120) 16 42537004496mmL23371mm L14371mm4.3按扭转变形计算计算搅拌轴的轴径d14.G(1 NO)mm轴的许用扭转角，对单跨轴有07om;MnmaX搅拌轴传递的最大扭矩MnmaX 9553 1 Pn N ?mn上式中 PN 18.5kN ,n 220r /

27、min ,带传动 1 取 0.95， G 7.28 104 MPa所以Mnmaxdi95532200.95 18.5763.15N ?m155.4054.36mm根据前面附件的选型。取d 80mm根据轴径d计算轴的扭转角5836MnmaX 105Gd4（1 N：）所以5836 严普105 0.15om 7.28 104 804 14.4根据临界转速核算搅拌轴轴径 4.4.1搅拌轴有效质量的计算刚性轴（不包括带锚式和框式搅拌器的刚性轴）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229mLedLL s（1 No） 10kg4所以 mLe802 4496 7.85 103 1 100

28、0 10 9 199.9kg4圆盘（搅拌器及附件）有效质量的计算刚性搅拌轴（不包括带锚式和框式搅拌器的刚性轴）的圆盘有效质量等于圆盘自身重量叫上搅拌器附带的液体质量29mie miki DJihiCoS i 10 kg4上式中：ki第i个搅拌器的附加质量系数，查 HG/T20569 94表3.3.4 1D Ji 第i个搅拌器直径，DJi 550mmhi第i个搅拌器叶片宽度，B 11Omm叶片倾角i 45o ,圆盘质量mi 14.9kg所以 mie 14.9 0.3 5502 110 cos45 IO3 10 919.02kg44.4.2作用集中质量的单跨轴一阶临界转速的计算H1(1) 两端简支

29、的等直径单跨轴，轴的有效质量 mLe在中点S处的相当质量为：1717WmLe199.9 97.09kg3535第i个圆盘有效质量me在中点S处的相当质量为:Wi 16K：(1 Ki)2mie kg所以 Wi 16 0.972 (1 0.97)2 19.020.26kg2 2W2 16 0.75(1 0.75)19.0210.70kg在S点处的相当质量为:2WSW Wii 1所以 WS9709 (0.26 10.70) 108.05临界转速为:nk458.9dLE(1 N：) WsL3r /min所以nk458.9 802190 103108.05 44963408.53r / min(2) 端

30、固定另一端简支的等直径单跨轴，轴的有效质量mLe在中点S处的相当质量为:1535 mLe35 199.985.67 kg第i个圆盘有效质量me在中点S处的相当质量为:6432Wi-Ki7(1 Ki) (4KJrniiekg所以W6470.973(10.97)2(40.97)19.020.43kgW26470.753(10.75)2(40.75)19.0214.90kg在S点处总的相当质量为:2WSWWii 1所以 WS 85.67 (0.43 14.90)101kg临界转速为:nk 693.7d E(I NPr/mink Ws? L3所以 nk 693.7di. 190 10 3638.75r

31、minY101 4496(3) 单跨搅拌轴传动侧支点的夹持系数K2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K2表示。采用刚性联轴节时，K2 0.4 0.6,取 K2 0.4。k nk固简(1-K2)+k简K2r / min所以 nk 638.75 (1 0.4)408.53 0.4 546.662r min根据搅拌轴的抗震条件：当搅拌介质为液体一液体，搅拌器为叶片式搅拌器及搅拌轴为刚性轴时，0.7且卫(0.450.55)mnknnk220546.6620.402所以满足该条件 4. 5按强度计算搅拌轴的轴径4. 5. 1受强度控制的轴径d2按下式求得:d217.23M

32、te（1 N：）mm式中：Mte 轴上扭矩和弯矩同时作用时的当量扭矩Mte , Mn M2 N?m轴材料的许用剪应力b 600 b37.5MPa16 164. 5. 2轴上扭矩Mn按下式求得：9553Mn 2 PnN?m附录D选取，则20.95 0.8 0.99 0.990.7459553所以 Mn0.745 18.5598.47N ?m2204. 5. 3轴上弯矩总和M应按下式求得：M MR MA N?m(1) 径向力引起的轴上弯矩MR的计算对于单跨轴，径向力引起的轴上弯矩MR可以近似的按下式计算:MRFhi(L Li)Li Fe(L Le)Le1000L1000LN ?m第i个搅拌器的流体

33、径向力Fhi应按下式求得 ：FhiK1Mnqi 103式中：K1 流体径向力系数，按照附录 C. 2有K1 K1 ?K1n?K1b?K1e?K1i 0.10 0.2 1.0 1.0 1.0 0.02Mnqi 第i个搅拌器功率产生的扭矩Mnqi9553 PPqiN?mPqi 第i个搅拌器的设计功率，按附录C. 3有FqiPs?DJiD.kW两个搅拌器为同种类型，PS R 18.5kW ,则Pq1P12 9.25kW所以 Mnq1 Mnq2 401.66N ?m所以 Fh1 Fh2 0.02 401.66 1038.95N318 550(2) 搅拌轴与各层圆盘的组合质量按下式求得。对于单跨轴:mm

34、wmLmikgi 1mL单跨轴L段轴的质量mLdi（1 疋）L S 10 94所以 mL 2 802 1 4496 7.85 103 10 9177.31kg故 mw 177.31 14.9 14.9 207.12kg(3) 搅拌轴与各层圆盘组合质量偏心引起的离心力 Fe按下式求得。2Femw n2e对于单跨轴:15105 N1 （与 k上式中，对刚性轴(n)2的初值取0.5nke许用偏心距(组合件重心处)e9.55G / n， mmG 平衡精度等级，mm s。一般取G6.3mm S所以e9.55 6.3/ 2200.27mm2 1贝S Fe207.12 2202 0.27 10 591 0.

35、559.30N(4) 搅拌轴与各层圆盘组合重心离轴承的距离 Le按下式计算。对于单跨轴:Lem?Lii 1Lmw14.9 4371 14.9 3371 177.32所以Le44962207.122481.51mm而MRFhi(L Li)LiFe(L Le)Le1000L1000LN?m38.95 (44964371) 38.95 (44963371)1000 449659.30 (44962481.51)1000 4496103.52N ?m(5) 由轴向推力引起作用于轴上的弯矩 MA的计算。MA的粗略计算：当P 2MPa或轴上任一搅拌器i 0时，取MA 0.2MPa N?m故 MA 0.2

36、103.5220.704N ?m所以 M MR M A 124.224 N ?m所以 Mte M M 2.598.47124.2242611.23N?m所以 d217.23国123 43.61mm37.5 1前面计算中取轴径为80 ,故强度符合要求。4. 6按轴封处(或轴上任意点处处)允许径向位移验算轴径。4. 6. 1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:11x 2(SS ?x S ?x 厂)mm轴承径向游隙按照附录 C. 1选取，因此 传动侧轴承游隙S 0.03mm （传动侧轴承为滚动轴承）单跨轴末端轴承游隙 S 0.07mm （该侧轴承为滑动轴承）当X

37、 Io时，求得的X即为轴封处的总位移，lo H1 I2475 120355mm1 0.03 3550.07 355、所以 1x （0.03）0.0134mm2 449644964. 6. 2由流体径向作用力Fhi所引起轴上任意点离图中轴承距离的位移 对于单跨轴：两端简支的单跨轴X l o 355 L1 且 X L2 ,2xFhi(L Li)L?X2L (与件6E?ILLLL而ILd4648042009600 mm464所以2x38.95 (44964371) 4496 355437136 190 10200960038.95 (4496 3371) 4496 355 丘4496337136 1

38、90 10200960044964371 2(4496)3371 2(巫6)355 2(R355 2 ( ) 44960.0034 0.0284 0.0318一端固支另一端简支的单跨轴:2x*城3敦卸芦X3(1 -) 2 IlXLLi6E?IL代入已知数据可得2x 1.1008 0.4633 1.10120.46640.0035 mm4. 6. 3由搅拌轴与各层圆盘(搅拌器及附件)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eK3x一 mmn k 2(J) 1n对两端简支单跨轴：1 KXL1L2(1 LL)Ilx Le广3(1 亍)1 1(3 Le)(ILe

39、)3 L L1 L (1 T)1 1(3Le)3 L(I 半)3LeIX Le代入已知数据可得KX 1.7746所以3x0.27 1.77460.0925mm对一端固支一端简支单跨轴:KX3,. 3L、，x、2e J2 3(I臼 2(I L(L)I(Le 3圧)3 人9Le2L3(Le)2代入已知数据可得：KX 6.240所以3X0.27 6.240()210.3251mm般单跨轴传动侧支点的夹持系数 K2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K2 0.6查附录C. 5得22固简(1 K2)2简K2mm所以20.0035(1 0.6)0.03180.60.02048

40、 mm33固简(1心)3简K2mm所以30.3251(1 0.6)0.09250.60.18554mm4. 6. 4总位移及其校核对于刚性轴：X 1X 2X 3Xmm所以 X 0.0134 0.02048 0.185540.21942mm验算应满足下列条件：X xmm轴封处允许径向位移(io)按下式计算:(x U 0.1 Q d mmK3径向位移系数，按附录 C. 6. 1选取K3 0.3所以(x l0) 0.1 0.380 0.26833mm则满足X 4. T轴径的最后确定由以上分析可得，搅拌轴轴径d满足临界转速和强度要求，故确定轴径为80mm。搅拌轴轴圭寸的选择机械密封是一种功耗小、泄漏率

41、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。第五章支座选型及校核该搅拌设备为中小型直立设备，选择B型耳式支座，对于10m3 一级发酵罐配置4个耳式支座。查JB/T4712.3-2007选择耳式支座 B5-1 ,该支座参数为：耳式支座实际承受载荷计算mog Ge 4(Ph GeSe)knnD式中:支座实际承受的载荷，kN ；310支座安装尺寸，mm ;D .,(Di 2 n 2 3) b22(2 Sl)1700 2 14 2 10)2 1802 2 (330 90)2219mmg重力加速度，取 g

42、 9.8ms2 ；Ge偏心载荷，Ge ON ；h 水平力作用点至地板高度， h 900mm ；k 不均匀系数，安装3个以上支座时，取k 0.83 ；mo设备总质量(包括壳体及附件，内部介质及保温层质量)，kg ；筒体质量(1716)2 (立)2 3.7 7.85 103 1246.2kg2 2封头质量 2 406.1812.2kg轴质量(艺8)2 4.496 7.85 103 177.3kg2搅拌器质量 2 14.9 29.8kg夹套质量(114)2 (仝)2 (2.8 0.45) 7.85 103 232 965kg2 2人孔质量 259 kg减速机质量1300 kg水压试验时充水质(号0)

43、? 3.7 1000 2 0.734 1000 9862kg其他附件如挡板、联轴器及接管等，估算这些附件的质量为200kg ,则设备总质量为14536.5 kg ；n支座数量，n 4 ；Se偏心距，mm ;地震影响系数，地震设防烈度为8度，取a 0.24 ；P 水平力，取FW和Pe 0.25 PW的大值，N ;因容器置于室内，不计其风压值，故PRe amg ,即P 0.24 14577.5 9.8 34286.28NH o容器总高度，mm ;Ho 16 425 3700 425 16 100 144696mm所以mo ?g 4P?h 314536.5 9.84 34286.28 0.93Q o

44、101042.92kNk?n n?D0.83 44 2219Q Q 100kN ,满足支座本体允许载荷的要求。计算支座处圆筒所受的支座弯矩 ML:MQ(2 s1) 42.92 (330 90)103夹套有效厚度:10310.30kN ?me n C 14 2.8 11.2mm根据e和P查表B.1知当圆筒有效厚度为10mm，圆筒内压为0.6MPa， 对于该支座有Ml 16.38kN ? m,故所选满足能满足要求。第六章封口锥结构选型与计算 符号说明A轴向力系数；B封口锥的连接系数；Ca 内筒体厚度附加量，mm ；Cb 夹套厚度附加量，mm ；D1 容器内径，mm ;D2 夹套内径，mm ;d1

45、夹套封头与容器封头的连接园直径， mm；eo 容器外壁至夹套壁中面的距离eo 0.5( D 2 S2) (D1 2S1) mmflf4 封口锥连接的强度系数；lR 与封口锥相接的夹套加强区的实际长度， 或连接封口锥与夹套 的第一道环焊缝至折边锥体切线的距离， mm ；p1 工作或试验条件下容器内的设计压力， MPa ；p2 工作或试验条件下夹套或通道内的设计压力， MPa ； p2 夹套或通道的许用内压力， MPa ；S1 容器筒体的实际壁厚， MPa ；S2夹套筒体、封口锥或通道的实际壁厚， MPa ;S2R夹套筒体、封口锥或通道的计算厚度，MPa ；X1 X3 辅助参数；封口锥的半顶角(。

46、)；容器壳体与夹套壳体的间距系数；容器壳体与夹套壳体强度比系数；封口锥连接长度系数；封口锥相对有效承载长度系数；封口锥过渡区转角内半径系数；1设计温度下容器壳体材料的许用应力， MPa ；MPa ； 2 设计温度下夹套壳体或通道材料的许用应力，R1 R2计算的焊缝系数；P2 夹套筒体的纵焊缝系数;1 容器筒体的环焊缝系数;2夹套筒体的纵焊缝系数;选择（a）型结构Xa）a轴向力系数A2D1D2 d1式中：100 dN d10.4D2，(dN即 150 d1720 ,取 d1400mm50mm)所以A21700 1800 400218000.895辅助系数（、R1、R2、)容器壳体与夹套壳体的间距

47、系数e。a C)上式中：eo0.5(D2 S2) (D1 2 S1) 0.5(1800 14) (1700 2 16) 41mm所以410.2891800 (14 2.8)因所选封口锥结构为(a)型，故封口锥过渡区转角内半径系数O封口锥连接长度系数，对于45。有.20.45 耳 0.2890.409容器壳体于夹套壳体强度比系数I 25 l(S Ca)JDI(S Ca)1PIDI *(PI P2)D1-.2(S2Cb).D2(S2Cb)I 21(SCa)21(S1Ca)d Olr 103 (16 0.8)1700(16 0.8)1.25 J.113 (14 2.8) .1800(14 2.8)0.587 17002 103 (16 0.8)I (0.587 0.55) 1700 ,2 103 (16 0.