2017畢業(yè)論文-小型攪拌器的設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　小型攪拌器的設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　攪拌設(shè)備使用歷史悠久，應(yīng)用范圍廣。在化學(xué)工業(yè)、石油工業(yè)、建筑行業(yè)等等傳統(tǒng)工業(yè)中均有廣泛的使用。攪拌操作看來(lái)似乎簡(jiǎn)單，但實(shí)際上，它所涉及的因素卻極為復(fù)雜。本文介紹了小型攪拌器設(shè)計(jì)的基本思路和基本理論，分析了攪拌器的基本結(jié)構(gòu)及其相關(guān)內(nèi)

2、容闡述了攪拌器的運(yùn)動(dòng)及其動(dòng)力裝置。通過(guò)對(duì)攪拌器的基本設(shè)備的描述和對(duì)其基本工作原理、作用和功能等相關(guān)文獻(xiàn)的參考，從而對(duì)小型攪拌器的設(shè)計(jì)加以綜述。</p><p>　　關(guān)鍵詞：傳動(dòng)裝置，聯(lián)軸器，支承裝置，電動(dòng)機(jī)，減速器。</p><p>　　The design of small-scale agitator</p><p>　　The equipment of pul

3、sator have a long history and are used in most areas. meawhile pulsator are used in tradition industry such as chemistry industry，petroleum industry，architecture industry and so on. The operation of mix round looks as if

4、 simpleness，but actually，the ingredient it involved are plaguy complexity. Tht text introduces the basic consider way and the basic theoretics of small pulsator design，and analyzed the basic configuration of pulsator and

5、 interfix content and analyzed the athle</p><p>　　Key word: gearing，join shaft ware，bearing device，electromotor，reducer.</p><p><b>　　攪拌器的設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　前言</

6、b></p><p>　　1.1 畢業(yè)設(shè)計(jì)課題的目的、意義、國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀</p><p>　　1.1.1 畢業(yè)設(shè)計(jì)課題的目的、意義</p><p>　　化工反應(yīng)中攪拌器的目的是借助攪拌器的作用使化工生產(chǎn)中的液體充分混合，以滿(mǎn)足化學(xué)反應(yīng)能夠最大程度的進(jìn)行。該設(shè)備可以代替手動(dòng)攪拌對(duì)人體有毒或?qū)ζつw有傷害的化工原料，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，在化工生產(chǎn)應(yīng)用比較廣泛。本課題要

7、求設(shè)計(jì)一個(gè)小型攪拌器，容積在500升左右，工作平穩(wěn)靈活，使用方便。本題目主要涉及化工生產(chǎn)中攪拌器的設(shè)備設(shè)計(jì)，主要解決的問(wèn)題是化工生產(chǎn)中該設(shè)備的設(shè)計(jì)，包括：攪拌器的選擇、電動(dòng)機(jī)及減速器的選型、支撐裝置的設(shè)計(jì)、軸的選擇及密封設(shè)置、攪拌容器的設(shè)計(jì)，并畫(huà)出相應(yīng)的設(shè)備圖。</p><p>　　1.1.2 攪拌器的發(fā)展史及現(xiàn)狀</p><p>　　攪拌混合設(shè)備是一種應(yīng)用廣泛、品種繁多的流體機(jī)械產(chǎn)品，適

8、用于化工、冶金、醫(yī)藥、食品和飼料等領(lǐng)域。攪拌操作是工業(yè)反應(yīng)過(guò)程的重要環(huán)節(jié)，它的原理涉及流體力學(xué)、傳熱、傳質(zhì)及化學(xué)反應(yīng)等多種過(guò)程，而攪拌器是為了使攪拌介質(zhì)獲得適宜的流動(dòng)場(chǎng)而向其輸入機(jī)械能量的裝置。因此攪拌器也叫做Mixer，或叫做Agitator,Stirrer。廣義的攪拌還包括將固體微粒分散懸浮在溶液里面或?qū)⑷芤鹤兂删鶆虻娜榛?，因此它包括分散器和均質(zhì)機(jī)。某些攪拌器能產(chǎn)生極大的剪切力，以獲得細(xì)化的粒子比膠體磨大10倍以上的亞微米懸浮體，

9、因此，可用于制造色拉醬、美容乳之類(lèi)的精細(xì)食品和化學(xué)品。石化工業(yè)常用于聚氯乙烯合金、順丁橡膠合釜、反應(yīng)釜、汽提釜等統(tǒng)稱(chēng)為攪拌容器（Agitatored Vessels，或Stirred Vessels）。</p><p>　　近年來(lái)，攪拌器和攪拌容器獲得飛速發(fā)展的同時(shí)，正面臨著滿(mǎn)足合理利用資源、節(jié)能降耗和對(duì)環(huán)境保護(hù)要求的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。攪拌器和攪拌容器在服從裝置規(guī)模經(jīng)濟(jì)化和品種多樣化的同時(shí)，正日趨大型化。日立制作所自19

10、49年生產(chǎn)攪拌反應(yīng)釜以來(lái)已為聚氯乙烯、對(duì)苯二甲酸、苯乙烯單體、聚丙烯等裝置生產(chǎn)了攪拌反應(yīng)釜近4000臺(tái)，容器的最大容量達(dá)576m ，最大直徑達(dá)7620 mm，圓筒部分最大長(zhǎng)度達(dá) 44380 mm，設(shè)計(jì)壓力最大 28 MPa，設(shè)計(jì)溫度最高 530 cI二，電機(jī)最大功率達(dá) 1100 kW。基于節(jié)能的要求，開(kāi)發(fā)出變頻調(diào)速電機(jī)、小剪切阻力槳葉、以新型密封代替機(jī)械密封和填料密封，以磁力驅(qū)動(dòng)代替機(jī)械傳動(dòng)?；诮档彤a(chǎn)品總體成本、減少維修保養(yǎng)成本和

11、提高設(shè)備平均維修間隔時(shí)間的要求，大大提高了設(shè)備運(yùn)行壽命。基于滿(mǎn)足衛(wèi)生和降低清洗和殺菌成本的要求，實(shí)現(xiàn)了CIP(就地清洗 )和 SIP(就地殺菌)，提高了自動(dòng)化水平，避免了人與產(chǎn)品的接觸，減少了人工操作和待機(jī)時(shí)間，大大提高了產(chǎn)品的衛(wèi)生水平。</p><p>　　1.1.3 攪拌器的主要類(lèi)型及其發(fā)展概況 </p><p>　　根據(jù)攪拌器的形狀可以分成直葉漿式、開(kāi)啟渦輪式、推進(jìn)式、圓盤(pán)渦輪式、錨

12、式、螺帶式、螺旋式等；根據(jù)不同液體的粘度可以分為低粘度液攪拌器、中高粘度液攪拌器。低粘度液攪拌器，如：三葉推進(jìn)式葉輪，折葉漿式 (2～4折葉)，6直葉渦輪式，超級(jí)混合葉輪式 (HR]O0，HV200)等 ；中高粘度液攪拌器如：錨式、螺桿葉輪式，雙螺旋螺帶葉輪型，超混臺(tái)攪拌器 (MR205，305)等。為了達(dá)到成品高精度、高品質(zhì)化要求，國(guó)外，特別是日本開(kāi)發(fā)了新型的攪拌裝置 ，以滿(mǎn)足高粘度產(chǎn)品的生產(chǎn)需要。如倒圓錐形螺帶翼式攪拌器、超混合攪拌

13、器、高性能浮動(dòng)攪拌槽、超振動(dòng)α型攪拌器等。 </p><p>　　在對(duì)物料的攪拌操作中，人們希望實(shí)現(xiàn)多種攪拌目的，因此了解各種攪拌器的特點(diǎn)，選擇適宜的葉輪型式，設(shè)計(jì)出符合流動(dòng)狀態(tài)特性的攪拌器是非常重要的。攪拌槽內(nèi)的液體進(jìn)行著三維流動(dòng)，為了區(qū)分?jǐn)嚢铦{葉排液的流向特點(diǎn)，根據(jù)主要排液方向，按圓柱坐標(biāo)把典型漿葉分成徑向流葉輪和軸向流葉輪 。齒片式、平葉漿式、直葉圓盤(pán)渦輪式和彎曲葉渦輪式在無(wú)擋板攪拌槽中除了使液體產(chǎn)生與葉

14、輪一起回轉(zhuǎn)的周向流外，還由于葉輪的離心力是液體沿葉片向槽壁射出，形成強(qiáng) </p><p>　　大有力的徑向流，故稱(chēng)這些葉輪為徑向流葉輪。徑向流葉輪攪拌器旋轉(zhuǎn)時(shí)，將物料由軸向吸入再?gòu)较蚺懦?，葉輪功率消耗大，攪拌速度較快，剪切力強(qiáng)。如圖3、圖4所示，是典型的徑向流葉輪型式。</p><p>　　在湍流狀態(tài)下，推進(jìn)式葉輪除了產(chǎn)生周向流動(dòng)外，還產(chǎn)生大量軸向流動(dòng)，是典型的軸向流葉輪。折葉渦輪式葉輪與

15、直葉圓盤(pán)渦輪和彎曲葉渦輪式葉輪相比，軸向流成分較多，多用于軸向流的場(chǎng)合。螺帶式和螺桿式葉輪使高粘度物料產(chǎn)生軸向流動(dòng)，也屬軸向流葉輪型式。軸向流葉輪攪拌器不存在分區(qū)循環(huán)，單位功率產(chǎn)生的流量大，剪切速率小且在漿葉附近較大范圍內(nèi)分布均勻，具有較強(qiáng)的最大防脫流能力。如圖5、圖 6所示，是典型的軸向流葉輪型式。</p><p><b>　　新型軸向流葉輪 </b></p><p&g

16、t;　　在通常情況下，大量的攪拌設(shè)備用于低粘物系的混合和固一液懸浮操作，要求葉輪能以低的能耗提供高的軸向循環(huán)流量。由于傳統(tǒng)的推進(jìn)式葉輪葉片為復(fù)雜的立體曲面，雖能滿(mǎn)足要求，但制造卻很困難，亦不易大型化。因此競(jìng)相開(kāi)發(fā)節(jié)能高效 、造價(jià)低廉且易于大型化的第二代高效軸流攪拌器成為混合設(shè)備公司的目標(biāo)。美國(guó)萊寧公司開(kāi)發(fā)了 A310和A315系列(如圖7，圖8所示)。</p><p>　　國(guó)內(nèi)如北京化工大學(xué)和華東理工大學(xué)等也分別

17、開(kāi)發(fā)了CBY軸流漿和翼型漿；中國(guó)石油化工學(xué)院的沈惠平教授等人還研制開(kāi)發(fā)了一種新型高效易于加工的軸流式攪拌葉輪。它是一種空間扭曲板材型漿葉，從葉片端部看，它由許多相似的拱組成，與其所處半徑有關(guān)，且具有合理的葉片傾角、拱度及葉片寬度。</p><p><b>　　新型攪拌混合設(shè)備 </b></p><p>　　近年來(lái)歐洲和Et本開(kāi)發(fā)了很多種適用于高粘和超高粘物系的臥式自清

18、潔攪拌設(shè)備。瑞士臥式雙軸全相(AllPhase)型攪拌機(jī)就是典型的一例。如圖 l2所示。</p><p>　　另外，北京燕山石油化工有限公司設(shè)計(jì)院針對(duì)在大直徑、低轉(zhuǎn)速、介質(zhì)較粘稠的場(chǎng)合，設(shè)計(jì)了一種復(fù)合式攪拌器，很好地解決了無(wú)法配備大功率的電機(jī)，存在制造、檢修 以及安裝的困難等問(wèn)題。復(fù)合式攪拌器的結(jié)構(gòu)如圖 l3所示。 設(shè)備設(shè)計(jì)智能化的實(shí)現(xiàn) </p><p>　　根據(jù)混合專(zhuān)家的經(jīng)驗(yàn)

19、和常識(shí)，將攪拌混合設(shè)備與自動(dòng)控制技術(shù)相結(jié)合，在混合設(shè)備選型和設(shè)計(jì)中運(yùn)用人工智能技術(shù)(AJ)和基于知識(shí)的系統(tǒng)(KBS)，即實(shí)現(xiàn)了混合設(shè)備選型和設(shè)計(jì)的智能化。</p><p>　　如圖 l4所示，攪拌設(shè)備設(shè)計(jì)專(zhuān)家系統(tǒng)采用總設(shè)計(jì)任務(wù)控制各階段設(shè)計(jì)分任務(wù)，分任務(wù)調(diào)度相應(yīng)的設(shè)計(jì)知識(shí)和數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)混合設(shè)備的專(zhuān)家系統(tǒng)設(shè)計(jì)的組織方法。通過(guò)仔細(xì)的分析、歸屬，用智能化設(shè)計(jì)系統(tǒng)原型階段性地實(shí)現(xiàn)混合設(shè)備的設(shè)計(jì)過(guò)程，可以把其表示為一系列的設(shè)

20、計(jì)過(guò)程的鏈?zhǔn)叫蛄?。各階段相對(duì)獨(dú)立又相互連續(xù)，其中每一個(gè)設(shè)計(jì)階段都將設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)傳遞給后繼設(shè)計(jì)過(guò)程L6j。該系統(tǒng)從攪拌葉輪的選型、過(guò)程設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)和經(jīng)濟(jì)分析評(píng)價(jià)，到最終機(jī)械繪圖的全過(guò)程的都給出了智能化的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。它可應(yīng)用于牛頓流體和非牛頓流體，液一液體系、固 一液體系和氣 一液體系，并且可以處理容積超過(guò)上百立方米的應(yīng)用體系。20世紀(jì)90年代以來(lái)，有關(guān)攪拌設(shè)備選型和設(shè)計(jì)的專(zhuān)家系統(tǒng)在國(guó)外已有少量報(bào)道。如 1994年美國(guó) Chemineer

21、公司報(bào)道了該公司有一個(gè)用于渦輪式攪拌設(shè)備設(shè)計(jì)的知識(shí)庫(kù)軟件 AgDesign，據(jù)稱(chēng)該公司90％頂伸人攪拌器的設(shè)備均已用此軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)。芬蘭的Lappeenranta工業(yè)大學(xué)在1994年發(fā)表了有關(guān)混合設(shè)備初步設(shè)計(jì)的知識(shí)庫(kù)系統(tǒng)的論文。在國(guó)內(nèi)，浙江大學(xué)也正與大型石化企業(yè)合作開(kāi)發(fā)攪拌槽式反應(yīng)器的智能化輔助選型和設(shè)計(jì)軟件。</p><p><b>　　1.1.4結(jié)束語(yǔ) </b></p>&

22、lt;p>　　攪拌操作是工業(yè)反應(yīng)過(guò)程的重要環(huán)節(jié)，攪拌混合設(shè)備在化學(xué)工業(yè)中擔(dān)當(dāng)著非常重要的角色?，F(xiàn)代化學(xué)工業(yè)要求有更高更好的攪拌混合技術(shù)，因此必須改進(jìn)傳統(tǒng)攪拌裝置、研制新型混合設(shè)備；同時(shí)使用 LDV、PIV和 EPT等先進(jìn)量測(cè)技術(shù)，運(yùn)用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)知識(shí)，深入分析攪拌反應(yīng)器內(nèi)的流體流動(dòng)機(jī)理和微觀(guān)混合，安全和優(yōu)化設(shè)計(jì)、提高過(guò)程效率性能和降低失敗風(fēng)險(xiǎn)，并最終提高反應(yīng)產(chǎn)率。在這些現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)的推動(dòng)下，攪拌混合技術(shù)一定會(huì)向一個(gè)更新的階段發(fā)展

23、。</p><p>　　1.2 攪拌器的工作原理</p><p>　　通常攪拌裝置由作為原動(dòng)機(jī)的馬達(dá)(電動(dòng)、風(fēng)動(dòng)或液壓)，減速機(jī)與其輸出軸相連的攪拌抽，和安裝在攪拌軸上的葉輪組成 減速機(jī)體通過(guò)一個(gè)支架或底板與攪拌容器相連。當(dāng)容器內(nèi)部有壓力時(shí)，攪拌軸穿過(guò)底板進(jìn)入容器時(shí)應(yīng)有一個(gè)密封裝置，常用填料密封或機(jī)械密封。通常馬達(dá)與密封均外購(gòu)，研究的重點(diǎn)是葉輪。葉輪的攪拌作用表現(xiàn)為“泵送”和 渦流”，即產(chǎn)

24、生流體速度和流體剪切，前者導(dǎo)至全容器中的回流，介質(zhì)易位，防止固體的沉淀并產(chǎn)生對(duì)換熱熱管束 (如果有)的沖刷；剪切是一種大回流中的微混合，可以打碎氣泡或不可溶的液滴，造成“均勻”。</p><p>　　1.3 化工反應(yīng)中的攪拌設(shè)備</p><p>　　根據(jù)攪拌器葉輪的形狀可以分成直葉槳式、開(kāi)啟渦輪式、推進(jìn)式、圓盤(pán)渦輪式、錨式、螺帶式、螺旋式等}根據(jù)處理的掖體牯度不同可以分為低粘度液攪拌器。低

25、粘度液攪拌器，如：三葉推進(jìn)式、折葉槳葉，6直葉渦輪式、超級(jí)混合葉輪式 HR 100，HV 100等；中高粘度液攪拌器如：錨式、螺桿葉輪式、雙螺旋螺帶葉輪型，MR 205，305超混合攪拌器等等。</p><p>　　1.4 化工攪拌器的適應(yīng)條件和構(gòu)造</p><p>　　1.4.1 化工攪拌器的適應(yīng)條件</p><p>　　攪拌加速傳熱和傳質(zhì)，在化工設(shè)備中廣泛運(yùn)用。

26、化工攪拌器的作用使化工生產(chǎn)中的液體充分混合，以滿(mǎn)足化學(xué)反應(yīng)能夠最大程度的進(jìn)行，該設(shè)備可以代替手動(dòng)攪拌對(duì)人體有毒或?qū)ζつw有傷害的化工原料減少對(duì)人體的危害，同時(shí)通過(guò)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)軸加速攪拌，提高生產(chǎn)率。 攪拌加速傳熱和傳質(zhì)，在化工設(shè)備中廣泛運(yùn)用。攪拌的對(duì)象可以是液體 、固體和氣體，其中液體是必不可少的。最常見(jiàn)的液體是水，其粘度很低。液體也可能很粘，如黃油在室溫下可達(dá) l，000，000 cP。液體中如加入過(guò)多的固體，如泥沙，會(huì)失去流動(dòng)性，成為泥

27、團(tuán)。這種物料也可攪拌，但不在本文敘述的范圍內(nèi)。</p><p>　　1.4.2 化工攪拌器的構(gòu)造</p><p>　　化工生產(chǎn)過(guò)程中，通常用到的攪拌器種類(lèi)有槳式攪拌器、渦輪式攪拌器、推進(jìn)式攪拌器、錨式攪拌器、框式攪拌器、螺帶式攪拌器等。各類(lèi)攪拌器由于其構(gòu)造，性能等差異，使其能夠分別適用于化工生產(chǎn)中各種不同的工況。槳式攪拌器又可分為平直葉和折葉攪拌器兩種。這類(lèi)攪拌器的結(jié)構(gòu)和加工都比較簡(jiǎn)單。攪

28、拌</p><p>　　器直徑 d與釜徑 D之 比d／D為 0．35～0．8，其運(yùn)轉(zhuǎn)速度為 10～100r／min，為大型低速攪拌器，適用于低、中等粘度物料的混合及促進(jìn)傳熱，可溶固體的混合與溶解等場(chǎng)合。渦輪式攪拌器又可分為開(kāi)啟渦輪式和圓盤(pán)渦輪式兩類(lèi)，每類(lèi)又可分為平直葉、折葉、后彎葉三種。渦輪式攪拌器外形結(jié)構(gòu)上與槳式攪拌器類(lèi)似，只是葉片較多。攪拌器直徑 d與釜徑 D之比d／D為0．17～0．5，轉(zhuǎn)速為30～500r

29、／min。旋轉(zhuǎn)時(shí)有較高的局部剪切作用，能得到高分散度微團(tuán)，適用于氣液混合及液液混合或強(qiáng)烈攪拌的場(chǎng)合，常用于低中等粘度物料 (μ<5×10 cP)。就一開(kāi)啟式和圓盤(pán)式相比較而言，其構(gòu)造上差異造成開(kāi)啟式比圓盤(pán)式循環(huán)流量更大，軸向混合效果更好。推進(jìn)式攪拌器也常被稱(chēng)為旋槳式攪拌器。顧名思義，其葉片形式類(lèi)似于輪船上的螺旋槳。攪拌器直徑 d與釜徑 D之比 d／D為 0．2～0．5，轉(zhuǎn)速較高，為 100～800r／min。運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生較

30、大的軸向循環(huán)流量，宏觀(guān)混合效果較好，適用于均相液體混合等攪拌不是非常強(qiáng)烈的以宏觀(guān)混合為目的的攪拌場(chǎng)合，常用于低粘度料液 (μ<2000cP)的混合?？蚴綌嚢杵鞯臄嚢柰饩壟c釜壁間隙很小，</p><p>　　1.5本課題的設(shè)計(jì)思路</p><p>　　本課題的設(shè)備思路可分為以下步驟：</p><p>　　1：按設(shè)計(jì)要求可用的 D／T(輪徑／罐徑)值，和對(duì)攪拌時(shí)間

31、、攪拌程度的要求，選定若干個(gè)不同轉(zhuǎn)速下的扭矩或功率要求；</p><p>　　2：選定合理的葉輪安裝高度，結(jié)合設(shè)備情況，估計(jì)近似的攪拌軸長(zhǎng)；</p><p>　　3：估計(jì)合理的電動(dòng)機(jī)功率；</p><p>　　4：根據(jù)葉輪功耗。輸出軸、支架等等，選擇能滿(mǎn)足前三項(xiàng)要求的攪拌器；</p><p>　　5：按照葉尖切線(xiàn)速度等條件，確定最合適的轉(zhuǎn)速，

32、對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，按已確定的條件，對(duì)軸系進(jìn)行動(dòng)力和強(qiáng)度等因素的驗(yàn)算和分析。</p><p><b>　　2 攪拌容器的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　2.1 攪拌容器的設(shè)計(jì)探討</p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)要求，要求攪拌器的容積在500升左右，液體粘度為0.3Pa.s，液體的密度為ρ=1500kg/m3，運(yùn)轉(zhuǎn)速度為40r/min，v=5m/s。

33、結(jié)合實(shí)際條件，本課題選用筒式攪拌器。將攪拌器的外殼設(shè)計(jì)成圓筒形，攪拌器旋轉(zhuǎn)時(shí)，把機(jī)械能傳遞給流體，在攪拌器附近形成高湍動(dòng)的充分混和區(qū)，并產(chǎn)生一股高速射流，使流體具有較高的壓頭，推動(dòng)液體在攪拌容器內(nèi)循環(huán)流動(dòng)。在圓筒的導(dǎo)流作用下，介質(zhì)從簡(jiǎn)體的頂部和底部流入筒內(nèi)，完成一個(gè)循環(huán)，使介質(zhì)產(chǎn)生高速的徑向流和軸向流，同時(shí)加大介質(zhì)流量，介質(zhì)流動(dòng)更均勻。</p><p>　　通過(guò)筒式攪拌器與渦輪式攪拌器和推進(jìn)式攪拌器的功率對(duì)比試驗(yàn)

34、，在相同的拌情況下，筒式攪拌器將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率更高，如圖所示。</p><p>　　(1) 筒式攪拌器的攪拌流型適于低黏度液體的攪拌，攪拌釜內(nèi)的攪拌死角較少。 </p><p>　　(2) 筒式攪拌器對(duì)電能的利用率高，在相同的情況下，筒式攪拌器的功率準(zhǔn)數(shù)較小，耗能少，表明筒式攪拌器在節(jié)能方面具有非常好的效果。 </p><p>　　(3) 筒式攪拌器的攪拌混

35、合效率高，在相同的情況下，是渦輪式和推進(jìn)式攪拌器的2～3倍。</p><p>　　因此，本課題選用的筒式攪拌器能夠滿(mǎn)足設(shè)計(jì)的要求。</p><p>　　3 總體設(shè)計(jì)方案的確定及動(dòng)力元件選擇</p><p>　　3.1 總體設(shè)計(jì)方案</p><p>　　化工生產(chǎn)過(guò)程中，通常用到的攪拌器種類(lèi)有槳式攪拌器、渦輪式攪拌器、推進(jìn)式攪拌器、錨式攪拌器、框

36、式攪拌器、螺帶式攪拌器等。各類(lèi)攪拌器由于其構(gòu)造，性能等差異，使其能夠分別適用于化工生產(chǎn)中各種不同的工況。由于本次設(shè)計(jì)的攪拌器是低粘度、低速度、液—液混合的小功率設(shè)備，容積為500L，根據(jù)攪拌器對(duì)這些因素的要求，本次設(shè)計(jì)選用斜漿式攪拌器。傾斜漿式攪拌器結(jié)構(gòu)上，葉槳與攪拌軸的安裝角＜90°，在旋轉(zhuǎn)攪拌時(shí)，阻力將堿??；另一方面，傾斜旋轉(zhuǎn)的葉槳能使容器內(nèi)的液料形成渦流，攪拌效果好，特別是當(dāng)軸正向旋轉(zhuǎn)時(shí)，可使沉淀物攪動(dòng)上翻，對(duì)物料的攪拌

37、效果相當(dāng)好；當(dāng)軸反向旋轉(zhuǎn)時(shí)，又可使懸浮物攪至底部，對(duì)有懸浮物的液料攪拌十分有利．但轉(zhuǎn)軸受扭矩和彎矩復(fù)合作用，對(duì)其強(qiáng)度、剮度及安裝的要求較高，多用于低速、低粘度、小功率( = 30~40r／min)攪拌．符合設(shè)計(jì)的要求。</p><p>　　3.2 攪拌容器的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　3.2.1確定筒體的幾何參數(shù)</p><p><b>　?。?）筒體型

38、式</b></p><p><b>　　選擇圓柱形筒體</b></p><p>　?。?）確定內(nèi)筒筒體的直徑和高度</p><p>　　由于攪拌過(guò)程是液—液相混合，一般來(lái)說(shuō)攪拌裝置的高徑比（H／D）為1~1.3，本次設(shè)計(jì)選用高徑比為1.2。已知攪拌容積是500L，根據(jù)公式</p><p>　　D=

39、 （1）</p><p>　　可以計(jì)算處筒體的直徑D=0.80m，筒體高H=0.96 m。</p><p>　?。?）筒體材料的選擇及估算筒體鋼板的厚度</p><p>　　根據(jù)冶金手冊(cè)產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)，我們選用普通碳素鋼，根據(jù)GB150—1998中對(duì)碳素鋼的要求和鋼板之間的差別，我們選用Q235—B熱軋鋼板，厚度尺寸選用9mm。</p>&

40、lt;p>　　（4）計(jì)算筒體的壁厚及強(qiáng)度校核</p><p>　　按照材料力學(xué)中的強(qiáng)度理論，對(duì)于鋼制容器適宜采用第三、第四強(qiáng)度理論，但是由于第一強(qiáng)度理論在容器設(shè)計(jì)史上使用最早，有成熟的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，而且由于強(qiáng)度條件不同而引起的誤差已考慮在安全系數(shù)內(nèi)，所以至今在容器常規(guī)設(shè)計(jì)中仍采用第一強(qiáng)度理論，即</p><p><b>　　σ1≤[σ]</b></p>

41、<p>　　式中是器壁中σ1三個(gè)主應(yīng)力中最大一個(gè)主應(yīng)力。對(duì)于內(nèi)壓薄壁容器的回轉(zhuǎn)殼體，周向應(yīng)力σθ為第一主應(yīng)力，徑向應(yīng)力σψ為第二主應(yīng)力，而另一個(gè)主應(yīng)力σz是徑向應(yīng)力，由于σθ、σψ與相比殼忽略不計(jì)，即σ3=σz=0，所以第三強(qiáng)度理論與第一強(qiáng)度理論趨于一致。因此在對(duì)容器個(gè)元件進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，主要確定σ1，并將其控制在許用應(yīng)力范圍內(nèi)，進(jìn)而求取容器的壁厚。</p><p>　　容器圓筒承受均勻內(nèi)壓作用時(shí)，其

42、器壁中產(chǎn)生的如下薄膜應(yīng)力（圓筒的平均直徑為D，壁厚為t）：</p><p><b>　　σθ=</b></p><p><b>　　σψ=</b></p><p>　　很顯然，σ1=σθ，故按照第一強(qiáng)度理論，有</p><p>　　σ1 = ≤〔σ〕t （2）<

43、/p><p>　　在容器設(shè)計(jì)中，一般只給出內(nèi)徑值Di，則D=Di + t，將其代入上式，得</p><p>　　P(Di+t)/2t≤〔σ〕t （3）</p><p>　　容器圓筒在制造時(shí)由鋼板卷焊而成，焊縫區(qū)金屬?gòu)?qiáng)度一般低于木材，所以上式中的〔σ〕t應(yīng)乘以系數(shù)Ф。所以，考慮容器內(nèi)部介質(zhì)和周?chē)髿飧g、供貨鋼板厚度的負(fù)偏差等原因，設(shè)計(jì)厚度

44、應(yīng)比計(jì)算厚度大。設(shè)t為圓筒的計(jì)算厚度，則由上式可得</p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　式中p——設(shè)計(jì)內(nèi)壓力，Mpa</p><p>　　Di——圓筒內(nèi)直徑，mm</p><p>　　t ——計(jì)算厚度，mm</p><p>　　Ф——焊縫系數(shù)，Ф≤1.0</p&g

45、t;<p>　　〔σ〕t——設(shè)計(jì)溫度下圓筒材料的作用應(yīng)力，Mpa。</p><p>　　式（4）即為內(nèi)壓圓筒厚度的計(jì)算公式。已知Q235—B 鋼的設(shè)計(jì)內(nèi)壓力P<1.6 Mpa，選用P=1.0Mpa，許用應(yīng)力〔σ〕t=125 Mpa，〔σ〕=125 Mpa，Ф=0.5，所以計(jì)算厚度t=（1.0×800）／（2×125×0.5—0.2）=7mm。代入（2）式驗(yàn)算得σ1

46、=61.4<〔σ〕=125 Mpa，符合要求。</p><p>　　3.2.2 封頭的設(shè)計(jì)</p><p>　?。?）封頭的選型及計(jì)算</p><p>　　最常用容器封頭包括半球形封頭、橢圓形封頭、碟形封頭和無(wú)折邊封頭等凸形封頭以及圓錐形封頭、平板封頭等數(shù)種。這些封頭都是壓力容器的主要受壓元件，由于與圓筒筒體的連接處有較為復(fù)雜的邊界條件，故有不同性質(zhì)的應(yīng)力存在

47、，所以在對(duì)承受均勻內(nèi)壓封頭進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，除了要考慮封頭自身的薄膜應(yīng)力外，還要考慮封頭與圓筒筒體連接處的不連續(xù)應(yīng)力。</p><p>　　綜上所述，根據(jù)本次設(shè)計(jì)的要求，從各個(gè)封頭的受力分析、制造工藝和的應(yīng)用場(chǎng)合等各個(gè)方面綜合考慮，我們選用標(biāo)準(zhǔn)橢圓行封頭。如下圖所示</p><p>　　橢圓形封頭是由半個(gè)橢球面和一圓筒直邊組成，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)充分吸取了半球形封頭受力好和碟形封頭深度淺的優(yōu)點(diǎn)，其應(yīng)

48、用最為廣泛。由于橢圓形封頭幾何特征造成經(jīng)線(xiàn)曲率平滑連續(xù)，故封頭中的應(yīng)力分布比較均勻。橢圓形封頭中的應(yīng)力，包括由內(nèi)壓引起的薄膜應(yīng)力和封頭與圓筒體連接處的不連續(xù)應(yīng)力兩部分。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，其Di/2hi=2，K=1，則封頭的厚度計(jì)算公式為</p><p>　　T=Pdi/(2[σ]tφ-0.5p) （5）</p><p>　　則t=7mm。其中長(zhǎng)軸為2a=

49、D=0.80m，h1/D=0.25，所以h=0.2m，短軸之半b=h=0.2m。從式（5）可知，標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭的厚度與筒體基本相同，若因Ф值有所不同，則相差也不會(huì)很大，為焊接方便，常取兩者等厚。</p><p>　　（2）封頭的強(qiáng)度校核</p><p>　　封頭的厚度為7mm，橢圓形封頭的當(dāng)量球殼內(nèi)半徑R1=KD=1ⅹ800=800mm，用式（6）A==0.0015，查得B=120Mpa，

50、由式（7）</p><p>　　[P]= （7）</p><p>　　得[P]=1.05Mpa>1.0125 Mpa。故封頭壁厚取7mm可以滿(mǎn)足穩(wěn)定性的要求。</p><p>　　3.2.3攪拌器功率的計(jì)算</p><p>　　在計(jì)算功率之前，首先計(jì)算攪拌過(guò)程的雷諾準(zhǔn)數(shù)，計(jì)算公式為</p>

51、<p>　　Re= （8）</p><p>　　已知η=40 r／min，dj=0.42m，µ=0.3Pa.s，ρ=1500kg/m3所以雷諾數(shù)Re=588。</p><p><b>　　攪拌所需動(dòng)力為</b></p><p>　　P= （9）<

52、/p><p>　　其中Np為動(dòng)力系數(shù)，利用Rushton的算圖，查得Np=0.75，代入上式得P=4.4KW，所需電動(dòng)機(jī)的功率為Pe=P/η=4.4KW，所以選擇5.5KW的電動(dòng)機(jī)就可滿(mǎn)足要求。</p><p>　　3.3攪拌軸的結(jié)構(gòu)及材料</p><p><b>　　3.3.1軸的結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　攪拌軸主

53、要用來(lái)支承攪拌器的，并從減速器輸出軸取得動(dòng)力使攪拌器旋轉(zhuǎn)，達(dá)到攪拌的目的。因此，攪拌軸的結(jié)構(gòu)就是以這些要求為依據(jù)進(jìn)行設(shè)計(jì)的。攪拌軸上端應(yīng)同減速器輸出軸相連。它們是通過(guò)聯(lián)軸器相聯(lián)接的，因此，攪拌軸上端必須復(fù)合聯(lián)軸器的聯(lián)接結(jié)構(gòu)要求。軸上相應(yīng)的位置應(yīng)加工出同攪拌器相配合的結(jié)構(gòu)尺寸。目前常用的攪拌器大都采用平鍵、穿軸銷(xiāo)釘或穿軸螺釘固定。其結(jié)構(gòu)如下圖所示。</p><p>　　1—攪拌器2—防銹螺母</p>

54、<p><b>　　3.3.2軸的材料</b></p><p>　　攪拌器軸的材料通常選用45號(hào)鋼，還應(yīng)進(jìn)行正火或調(diào)質(zhì)處理。同時(shí)由于化工反應(yīng)中有腐蝕，所以還要進(jìn)行防腐蝕處理。</p><p>　　3.3.3攪拌軸的計(jì)算</p><p>　　攪拌軸的計(jì)算主要是確定軸的最小截面尺寸（軸徑），需要進(jìn)行強(qiáng)度、剛度計(jì)算或校核，驗(yàn)算軸的臨界轉(zhuǎn)速和

55、撓度等，以便保證攪拌軸能安全可靠的運(yùn)轉(zhuǎn)。</p><p>　　攪拌軸的特點(diǎn)是細(xì)而長(zhǎng)，攪拌器設(shè)在軸的一端，軸受到扭轉(zhuǎn)、彎曲和軸向等組合載荷，其中以扭轉(zhuǎn)載荷為主。工程應(yīng)用中常用近似的方法進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，即假定軸只受到扭矩作用，然后用增加安全系數(shù)以降低材料許用應(yīng)力的辦法來(lái)補(bǔ)償其他載荷的影響。</p><p><b>　　軸的強(qiáng)度計(jì)算</b></p><p&

56、gt;　　軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件是：</p><p>　　max = （10）</p><p>　　由上式可知，只要知道了攪拌軸上所傳遞的扭矩MT和軸材料的許用剪應(yīng)力[]值后，就可求出軸的抗扭截面模量，即：</p><p>　　WP= （11）</p><p>

57、;　　已知MT可由軸傳遞的功率P和轉(zhuǎn)速n求出，即：</p><p>　　MT=9.55×106P/n （12）</p><p>　　然后再根據(jù)抗扭截面模量Wp同軸徑d的關(guān)系求出攪拌軸的最小直徑。因?yàn)?lt;/p><p>　　Wp= （13）</p><p>　　將（12）

58、（13）式代入（11）式得</p><p>　　d≥×≈365.09×mm</p><p>　　已知攪拌軸的功率為4.4KW，軸的轉(zhuǎn)數(shù)n=40r/min，[]=40Mpa，代入上式得d=51.2mm。考慮到腐蝕，故攪拌軸的直徑為55mm。</p><p>　?。?）軸的剛度的計(jì)算</p><p>　　為了防止攪拌軸產(chǎn)生過(guò)大

59、的扭轉(zhuǎn)變形，從而在運(yùn)轉(zhuǎn)中引起振動(dòng)，造成動(dòng)密封失效，應(yīng)該把軸的扭轉(zhuǎn)變形限制在一個(gè)允許的范圍內(nèi)，這就是設(shè)計(jì)中的扭轉(zhuǎn)剛度條件。為此攪拌軸要進(jìn)行剛度計(jì)算。</p><p>　　工程上是以單位長(zhǎng)度的扭轉(zhuǎn)角θ不得超過(guò)許用扭轉(zhuǎn)角[θ]作為剛度條件的，即：</p><p>　　θmax=×103× ≤[θ] （14）</p><p>　　θ—軸扭轉(zhuǎn)變形的扭轉(zhuǎn)

60、角，°/m；</p><p>　　G—剪切彈性模量，Mpa；G=8.1х104Mpa；</p><p>　　Ip—截面的極慣性矩。一般情況下Ip =。</p><p>　　從（14）式可以看出，扭轉(zhuǎn)角θ的大小與扭矩MTmax成正比，與扭轉(zhuǎn)剛度GIp成反比。許用扭轉(zhuǎn)角[θ]值是根據(jù)實(shí)際情況確定的，一般攪拌軸選用[θ]=（0.5—1.0）°/m。取[

61、θ]=0.8。代入下式</p><p>　　d≥1537×mm (15)</p><p>　　得d=53.2mm。</p><p>　　軸徑應(yīng)同時(shí)滿(mǎn)足剛度和強(qiáng)度兩個(gè)條件。一般按剛度計(jì)算的軸徑較按強(qiáng)度計(jì)算的軸徑大，所以對(duì)攪拌軸來(lái)說(shuō)，主要以剛度條件確定軸徑?？紤]到腐蝕，所以取軸徑為d=55mm。</p>&l

62、t;p>　　3.3.4攪拌軸的形位公差和表面粗糙度要求</p><p>　　由于要求運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，防止軸的彎曲對(duì)軸封處的不利影響，因此軸安裝和加工要控制軸的直度，當(dāng)轉(zhuǎn)速n<100r/min時(shí)，直線(xiàn)度允差為1000：0.15。軸的配合面的配合公差和表面粗糙度可按所配零件的標(biāo)準(zhǔn)要求選取。</p><p>　　3.4 攪拌器及傳動(dòng)裝置等的設(shè)計(jì)及計(jì)算</p><p>

63、;　　3.4.1 攪拌器的選擇</p><p>　　根據(jù)工藝要求，選用直徑為800mm，軸徑Ф55mm的漿式攪拌器，標(biāo)記符號(hào)為800—55</p><p>　　3.4.2 電動(dòng)機(jī)的選型</p><p>　　根據(jù)攪拌器的結(jié)構(gòu)及電動(dòng)機(jī)的安裝方式，我們選用Y系列V1型立式電動(dòng)機(jī)，</p><p>　　電動(dòng)機(jī)的型號(hào) Y132S—4</p>

64、<p>　　同步轉(zhuǎn)速 1500 r/min</p><p>　　額定功率 5.5KW</p><p>　　滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速 1440r/min</p><p>　　最大轉(zhuǎn)矩 2.2</p><p>　　質(zhì)量 68Kg</p><p>　　其結(jié)構(gòu)尺寸參照《機(jī)械設(shè)計(jì)課程

65、設(shè)計(jì)手冊(cè)》表12—5。 </p><p>　　3.4.3 減速器的選型</p><p>　　根據(jù)我國(guó)目前情況，反應(yīng)釜用的立式減速機(jī)主要有，擺線(xiàn)針輪減速機(jī)、兩級(jí)齒輪減速機(jī)、

66、V帶減速機(jī)、蝸桿減速機(jī)等幾種，這幾種減速機(jī)已由有關(guān)工業(yè)部門(mén)訂有標(biāo)準(zhǔn)系列，根據(jù)本次設(shè)計(jì)情況和查閱有關(guān)手冊(cè)，我們選用擺線(xiàn)針輪減速機(jī)，如下圖所示。</p><p><b>　　擺線(xiàn)針輪減速機(jī)</b></p><p>　　根據(jù)《單支點(diǎn)機(jī)架》（HG21566—95）標(biāo)準(zhǔn)的附錄中列有常用的“釜用傳動(dòng)裝置減速機(jī)型號(hào)及技術(shù)參數(shù)”可以根據(jù)公稱(chēng)直徑和攪拌軸轉(zhuǎn)速來(lái)選擇減速機(jī)的型號(hào)。我們選用

67、BLD3—1—29Q型減速器。其安裝尺寸參照《化工設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表18—12（a）。</p><p>　　3.4.4軸承的選擇</p><p>　　軸承是機(jī)器中重要的部件，它的功用主要是支承軸及軸上的零件，并使軸保持一定的旋轉(zhuǎn)精度，減少轉(zhuǎn)軸與支承之間的摩擦與磨損。一般的工作情況下，滾動(dòng)軸承的摩擦阻力較滑動(dòng)軸承的摩擦阻力小，其功率損耗也小，容易起動(dòng)，潤(rùn)滑與維護(hù)簡(jiǎn)單，而且滾動(dòng)軸承是標(biāo)準(zhǔn)件，可由

68、專(zhuān)門(mén)工廠(chǎng)大批生產(chǎn)，選用方便。所以在各種機(jī)械設(shè)備中應(yīng)用廣泛。所以本次設(shè)計(jì)我們選用滾動(dòng)軸承。</p><p>　　滾動(dòng)軸承通常由四種元件組成，即外圈1、內(nèi)圈3、滾動(dòng)體2和保持架4，如下圖。外圈和內(nèi)圈都制有一定形狀的滾道，以保證滾動(dòng)體在其間作精確的運(yùn)轉(zhuǎn)。滾動(dòng)體有球形、圓柱體、圓錐形、針形等，保持架的作用是把滾動(dòng)體彼此隔開(kāi)并沿滾道均勻分布，通常內(nèi)圈裝配在軸頸上，隨軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)；外圈裝在軸承座里不轉(zhuǎn)動(dòng)。由于滾動(dòng)體和內(nèi)圈、外圈

69、的接觸面積很小，接觸應(yīng)力很大，所以它們都是由合金鋼制造的，經(jīng)熱處理使硬度達(dá)到60HRC以上，保持架多用軟鋼沖壓而成，也有用鋼合金、塑料和其他材料制成的。</p><p>　　根據(jù)軸承所承受載荷的大小、方向和性質(zhì)，我們選用深溝球軸承，主要承受徑向載荷，也可同時(shí)承受一定的的軸向載荷。其結(jié)構(gòu)如下圖，其代號(hào)為6211。其安裝尺寸參照《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》（機(jī)械工業(yè)出版社）表12.1。軸承的潤(rùn)滑選用脂潤(rùn)滑，密封用氈圈式密封。

70、</p><p>　　3.4.5 聯(lián)軸器的選擇</p><p>　　立式攪拌反應(yīng)器常用的聯(lián)軸器主要有JQ型夾殼式聯(lián)軸器、GT型凸緣聯(lián)軸器和TK型彈性塊式聯(lián)軸器。根據(jù)有關(guān)要求，我們選用彈性塊式聯(lián)軸器。這種聯(lián)軸器適用于工作溫度－20°—+60°，且有油或有弱堿、弱酸的介質(zhì)浸蝕下的變載荷的連接，并能緩和一部分沖擊，以及補(bǔ)償少量的軸線(xiàn)偏差。彈性塊式聯(lián)軸器已經(jīng)作為化工設(shè)備立式減速

71、器HG標(biāo)準(zhǔn)的附件，應(yīng)用較為廣泛。彈性塊式聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)如下圖所示。上方與減速器軸相連的凸半聯(lián)軸器，有4—12片弧形凸塊。下方與攪拌軸相連的凹半聯(lián)軸器上則制有凹槽，可以容放相應(yīng)數(shù)量的彈性塊和凸半聯(lián)軸器上的凸塊。聯(lián)軸器與軸則以固定螺釘和鍵固定。當(dāng)主動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，凸半聯(lián)軸器即通過(guò)彈性塊來(lái)帶動(dòng)凹半聯(lián)軸器旋轉(zhuǎn)。聯(lián)軸器材料采用不比HT200差的鑄鐵，彈性塊采用能在－20°—+60°范圍內(nèi)工作，且耐油、弱酸及弱堿的橡膠制成。</

72、p><p>　　其尺寸參考《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》（第二版）表11—2。</p><p>　　3.5 傳動(dòng)裝置的機(jī)架</p><p>　　反應(yīng)釜立式傳動(dòng)裝置是通過(guò)機(jī)架安裝在反應(yīng)釜封頭的底座上的，機(jī)架上端需與減速機(jī)裝配，下端則與底座裝配。在機(jī)架上一般還需要有容納聯(lián)軸器、軸封裝置等部件及其安裝操縱所需要的空間。按照《攪拌傳動(dòng)裝置系統(tǒng)組合》HG21563—95標(biāo)準(zhǔn)系列中選取機(jī)架。

73、選用時(shí)，首先考慮上述要求，然后根據(jù)所選減速機(jī)的輸出軸軸徑及其安裝定位面的結(jié)構(gòu)尺寸選配合適的機(jī)架。根據(jù)上述條件，選用J—A55型單支點(diǎn)機(jī)架，機(jī)架的公稱(chēng)直徑為300mm。如下圖：</p><p>　　其尺寸參照《化工設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表18—14，機(jī)架的材料選用和加工，選用灰鑄鐵HT200鑄造毛坯再進(jìn)行加工。</p><p><b>　　3.6 底座的設(shè)計(jì)</b></p

74、><p>　　為了易于保證底座既與減速機(jī)座連接又使穿過(guò)軸封裝置的攪拌軸運(yùn)轉(zhuǎn)順利，要求軸封裝置與減速機(jī)架安裝時(shí)有一定的同心度，一般都將兩者的定位安裝面做在同一塊底座上。根據(jù)《攪拌傳動(dòng)裝置系統(tǒng)組合、選用及技術(shù)要求》（HG21563—95中），我們選用下面的平底底座：</p><p>　　3.7攪拌器的軸封裝置</p><p>　　解決化工設(shè)備的跑、冒、滴、漏，特別是防止有毒

75、、易燃介質(zhì)的泄露，是一個(gè)很重要的問(wèn)題。因此，在攪拌器的設(shè)計(jì)過(guò)程中選擇合理的密封裝置是很重要的。在反應(yīng)釜中使用的軸封裝置主要是填料箱密封和機(jī)械密封兩種。通過(guò)下表填料箱密封和機(jī)械密封的比較，我們選取機(jī)械密封作為攪拌器的軸封裝置。</p><p>　　機(jī)械密封系指兩塊環(huán)形密封元件，在其光潔面平直的端面上，依靠介質(zhì)壓力或彈簧力的作用，在相互貼合的情況下作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而構(gòu)成密封結(jié)構(gòu)。圖1是一種釜用機(jī)械密封裝置的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)圖。

76、當(dāng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)了彈簧座、彈簧、彈簧壓板、動(dòng)環(huán)等零件一起旋轉(zhuǎn)。由于彈簧力的作用使動(dòng)環(huán)緊緊壓在靜環(huán)上。當(dāng)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，動(dòng)環(huán)與軸一起旋轉(zhuǎn)，而靜環(huán)則固定于座架上靜止不動(dòng)，動(dòng)環(huán)與靜環(huán)相接觸的環(huán)形密封端面阻止了介質(zhì)的泄露。因此，從結(jié)構(gòu)上看，機(jī)械密封主要是將較易泄露的軸向密封，改為不易泄露的端面密封。</p><p><b>　　圖1</b></p><p>　　化工部門(mén)已將釜用機(jī)械

77、密封的基本型式及參數(shù)制定了系列標(biāo)準(zhǔn)《攪拌傳動(dòng)裝置—機(jī)械密封》（HG21571—95），并有定點(diǎn)廠(chǎng)供應(yīng)各種規(guī)格產(chǎn)品，一般只需選用、訂購(gòu)即可。根據(jù)本次設(shè)計(jì)情況，我們選用單端面小彈簧平衡型，型號(hào)為2001，代號(hào)為HG21571 95 MS 2001—300—BUPFEBUP。</p><p>　　3.8攪拌器槳葉的設(shè)計(jì)</p><p>　　3.8.1攪拌器槳葉的選型</p><

78、;p>　　由于液體的粘度較低，根據(jù)實(shí)際情況，我們選用斜漿式葉片。結(jié)構(gòu)如下所示</p><p>　　3.8.2攪拌槳葉的直徑設(shè)計(jì)</p><p>　　斜槳葉式攪拌器的漿徑與筒徑（D1／D）的比為0.3~0.6，已知D=0.8m，所以D1=0.24m，槳葉的寬度為（0.1~0.25）D1，我們?nèi)=0.15D1=0.04m。θ=30°。一般槳葉距筒底的高度H1為（0.5~1）D

79、1，本次設(shè)計(jì)取H1= D1=0.24m。因?yàn)镠/D=2，所以取單層，攪拌器層間距為（1~1.5）D1。</p><p>　　3.9攪拌器的接管口支座的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　3.9.1 液體進(jìn)料管</p><p>　　液體進(jìn)料管我們選用下圖所示的結(jié)構(gòu)，接管伸入設(shè)備并將管口切成45°，這樣可以避免液料沿?cái)嚢杵鞯膬?nèi)壁流動(dòng)，減少物料對(duì)壁面的磨損與腐蝕。&l

80、t;/p><p>　　管材的選用參照《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)》（北京化工學(xué)院出版）表C—1，C—2可得，選用20號(hào)鋼，GB699—88。</p><p>　　3.9.2 液體出料管</p><p>　　出料管結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要從物料易放盡，阻力小和不易堵塞等因素考慮，另外還要考慮溫差應(yīng)力的影響。如下圖所示是兩種常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)。</p><p>　　

81、根據(jù)設(shè)計(jì)我們選用（a）圖出料管，直接為100mm，其結(jié)構(gòu)尺寸參照下表</p><p>　　3.9.3儀表接管口</p><p>　　儀表接管與釜體的安裝都用插入式，因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)的攪拌器處于低壓條件，所以采用單面角焊接。常用的儀表有玻璃溫度計(jì)，都要采用套管結(jié)構(gòu)并用多層套管加強(qiáng)。常用的幾種接口結(jié)構(gòu)參見(jiàn)《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)》表B—12。</p><p>　　3

82、.9.4法蘭的選擇</p><p>　　考慮到生產(chǎn)工藝上的要求和制造、運(yùn)輸和安裝檢修時(shí)的需要，化工設(shè)備常采用可拆卸的法蘭聯(lián)接方法。法蘭聯(lián)接是由一對(duì)法蘭，若干個(gè)螺栓、螺母和一個(gè)墊片所組成，如下圖所示。</p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)要求我們選用甲型平焊法蘭，其結(jié)構(gòu)如下：</p><p>　　其結(jié)構(gòu)尺寸參照《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》（第二版）表16—13。法蘭材料選用Q235—

83、B，法蘭墊片選用參照《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》（第二版）表16—4，選用聚四氟乙烯板。</p><p>　　3.9.5設(shè)備支座的選擇</p><p>　　化工設(shè)備上的支座是支承設(shè)備重量和固定設(shè)備位置用的一種不可缺少的部件。在某些場(chǎng)合下，支座還可能承受設(shè)備操作時(shí)的振動(dòng)、載荷等。支座的結(jié)構(gòu)形式和尺寸往往決定于設(shè)備的型式、載荷情況及構(gòu)造材料。最常用的有：耳式支座、支承式支座和鞍式支座。</p&g

84、t;<p>　　根據(jù)實(shí)際情況，我們選用耳式支座。它通常有兩塊筋板及一塊底板焊接而成。筋板設(shè)備筒體焊接在一起，如下圖所示。</p><p>　　底板上開(kāi)有通孔，可供安裝定位用。筋板是增較支座剛性的，輕型設(shè)備可以只用一塊。每個(gè)設(shè)備可用2—4個(gè)支座，必要時(shí)可用得跟多些。但個(gè)數(shù)多往往不能保證全部耳座都裝在同一水平面上。因而也就不能保證每個(gè)耳座受力均勻。根據(jù)有關(guān)部門(mén)制定的系列標(biāo)準(zhǔn)，我們選用A型3號(hào)耳式支座。支

85、座材料為Q235—A.F，其標(biāo)記為：JB/T4725—92耳座AN3。其尺寸見(jiàn)《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》（第二版）表16—22。支座的安裝尺寸D（見(jiàn)下圖）可按下式計(jì)算：</p><p>　　D=+2（L2-S1） （16）</p><p>　　式中D——支座安裝尺寸，mm；</p><p>　　D1——容器內(nèi)徑，mm；</p><p>　　δn

86、——?dú)んw名義厚度，mm；</p><p>　　δ1——加強(qiáng)墊板厚度，mm。</p><p>　　計(jì)算得D=970mm。</p><p><b>　　結(jié)論</b></p><p>　　1 一方面我們可以根據(jù)操作目的、操作條件、操作方法、原料和成品的特性、安全等初選攪拌器葉輪的型式；另一方面還需要依據(jù)各種攪拌器葉輪的性能及其

87、應(yīng)用實(shí)例、使用經(jīng)驗(yàn)，綜合考慮選擇攪拌器。</p><p>　　2 設(shè)計(jì)攪拌器時(shí)，除了運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)和公式計(jì)算所需要?jiǎng)恿?、回轉(zhuǎn)數(shù)等參數(shù)外，還需要以中小模擬試驗(yàn)為基準(zhǔn)，進(jìn)行放大，以符合實(shí)際操作達(dá)到預(yù)期的效果。</p><p>　　3 必須改進(jìn)現(xiàn)有的攪拌器和設(shè)計(jì)新型的攪拌器，達(dá)到合適的攪拌液體流動(dòng)狀態(tài)，以適應(yīng)各種粘度攪拌的需要和滿(mǎn)足產(chǎn)品的性能要求，最終實(shí)現(xiàn)裝置高效、節(jié)能的效果。</p>

88、<p><b>　　致謝</b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)得到了楊漢嵩老師的大力幫助，為本人完成本次設(shè)計(jì)提供了大量的幫助，在設(shè)計(jì)中提出了許多有益的意見(jiàn)，提出了設(shè)計(jì)中的不足，使我及時(shí)得到改正。同時(shí)，本次設(shè)計(jì)也得到了同學(xué)們的大力幫助。給我提出了許多好的意見(jiàn)和建議。對(duì)此，我向楊漢嵩老師及同學(xué)們表示衷心的感謝。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)：&

89、lt;/b></p><p>　　周志安， 化工設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ)， 1986.3</p><p>　　湯善甫 ，朱思明， 化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)（第二版）， 1988.10</p><p>　　殷玉楓， 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)， 機(jī)械工業(yè)出版社 ，2006.6</p><p>　　吳宗澤， 羅圣國(guó)， 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)（第二版）， 高等教

90、育出版社，1992.3.1</p><p>　　張平亮，化工進(jìn)展，1995年第四期，44-49</p><p>　　張洪元等編，化學(xué)工業(yè)過(guò)程及設(shè)備，北京高等教育出版社，1956</p><p>　　陳乙崇主編，攪拌設(shè)備設(shè)計(jì)，上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1985</p><p>　　王凱，馮連芳，混合設(shè)備設(shè)計(jì)，北京工業(yè)出版社，2000</p

91、><p>　　陳允中，汪霞倩，攪拌設(shè)備的設(shè)計(jì)與計(jì)算，石油化工設(shè)備技術(shù)，1997</p><p>　　譚蔚主編，化工設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，天津大學(xué)出版社出版，2000.4</p><p>　　馮連芳，王嘉駿，顧雪萍，王凱，攪拌設(shè)備設(shè)計(jì)專(zhuān)家系統(tǒng)，2001.2</p><p>　　顧芳針，陳國(guó)桓，化工設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，天津大學(xué)出版社出版，1994.8</p&

92、gt;<p>　　孫桓，陳作模，葛文杰，機(jī)械設(shè)計(jì)，高等教育出版社2006.5</p><p><b>　　附錄</b></p><p>　　攪拌器裝配圖………………………………………………………一張（A0）</p><p>　　槳葉部件件圖………………………………………………………一張（A3）</p><p&g

93、t;　　主軸圖………………………………………………………………一張（A3）</p><p>　　支架圖………………………………………………………………一張（A3）</p><p>　　底座圖………………………………………………………………一張（A3）</p><p>　　減速器圖……………………………………………………………一張（A3）</p><