課程設計——夾套反應釜

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　本文簡要地說明了夾套反應釜的設計方法、理論依據(jù)及設計思路。</p><p>　　該文在計算方面主要介紹了強度計算。</p><p>　　強度計算主要包括由給定工藝參數(shù)進行的筒體和夾套的力學分析，反應釜液壓試驗校核，支座、視鏡的選擇及強度校核，攪拌裝置的設計計算及攪拌器的選型和攪拌軸

2、長度的確定。</p><p>　　關鍵詞：壓力容器 反應釜 攪拌設備 </p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　This study introduces the general reaction kettle, the reaction kettle design background and purpose

3、, the reaction kettle of domestic .</p><p>　　In the aspect of calculation it introduces the strength calculation. </p><p>　　Strength calculation by a given process parameters include the mechani

4、cal analysis of the cylinder and clip , the respective reaction kettle hydraulic test , the choice and strength check of bearing and lens , mixing device design calculation and blender selection and determination of stir

5、ring shaft length.</p><p>　　Keywords: Pressure vessel Reaction kettle Mixing equipment </p><p><b>　　引言</b></p><p>　　課程設計是本專業(yè)教學中綜合性和實踐性較強的教學環(huán)節(jié)，是理論聯(lián)系實際的橋梁，是學生體察工程實際問題復

6、雜性，學習嘗試化工機械設計。課程設計不同于平時的作業(yè)，在設計中需要同學獨立自主的解決所遇到的問題、自己做出決策，根據(jù)老師給定的設計要求自己選擇方案、查取數(shù)據(jù)、進行過程和設備的設計計算，并要對自己的選擇做出論證和核算，經過反復的比較分析，擇優(yōu)選定最理想的方案和合理的設計。</p><p>　　課程設計是培養(yǎng)學生設計能力的重要實踐教學環(huán)節(jié)。在教師指導下，通過課程設計，培養(yǎng)學生獨立地運用所學到的基本理論并結合生產實際的

7、知識，綜合地分析和解決生產實際問題的能力。因此，當學生做課程設計時，應達到以下幾個目的： </p><p>　　⑴ 熟練掌握查閱文獻資料、收集相關數(shù)據(jù)、正確選擇公式，當缺乏必要的數(shù)據(jù)時，尚需要自己通過實驗測定或到生產現(xiàn)場進行實際查定。</p><p>　?、?在兼顧技術先進性、可行性、經濟合理的前提下，綜合分析設計任務要求，確定化工工藝流程，進行設備選型，并提出保證過程正常、安全可行所需的

8、檢測和計量參數(shù)。</p><p>　?、?準確而迅速的進行過程計算及主要設備的工藝設計計算及選型。</p><p>　　⑷ 用精煉的語言、簡潔的文字、清晰地圖表來表達自己的設計思想和計算結果。</p><p>　　課程設計是一項很繁瑣的設計工作。除此之外，還要考慮諸多的政策、法規(guī)，因此在課程設計中要有耐心，注意多專業(yè)、多學科的綜合和相互協(xié)調。</p>

9、<p><b>　　目錄</b></p><p>　　摘 要 …………………………………………………………………… （1）</p><p>　　Abstract …………………………………………………………………… （2）</p><p>　　引 言 …………………………………………………………………… （3）</p

10、><p>　　1．設計方案的分析和擬定……………………………………………………… （8）</p><p>　　2. 反應釜釜體的設計………………………………………………………… （9）</p><p>　　2.1罐體和夾套的結構設計……………………………………………………………… （9）</p><p>　　2.2 罐體幾何尺寸計算…………………

11、…………………………………………………（9）</p><p>　　2.2.1確定筒體內徑………………………………………………………………… （9）</p><p>　　2.2.2 確定封頭尺寸………………………………………………………………… （10）</p><p>　　2.2.3 確定筒體的高度H…………………………………………………………… （10）<

12、/p><p>　　2.3夾套幾何尺寸計算………………………………………………………………… （11）</p><p>　　2.4．1夾套鏈接形式…………………………………………………………………… （12）</p><p>　　2.4.2內筒及夾套的受力分析……………………………………………………… （12）</p><p>　　2.5夾

13、套反應釜的強度計算………………………………………………………………（12）</p><p>　　2．5.1 強度計算的原則及依據(jù)………………………………………………………（13）</p><p>　　2.5.2 強度計算（按內壓對圓筒和封頭進行強度計算）……………………………（13）</p><p>　　2.5.3穩(wěn)定性校核（按外壓對筒體和封頭進行強度校核）…………

14、……………… （16）</p><p>　　2.5.3.1 筒體圖算法強度校核計算…………………………………………………（16）</p><p>　　2.5.3.2 外壓封頭強度校核計算……………………………………………………（17）</p><p>　　2.5.3．3 水壓試驗校核計算…………………………………………………………（18）</p>

15、<p>　　3．反應釜的攪拌裝置………………………………………………………… （18）</p><p>　　3.1 攪拌器…………………………………………………………………………………（19）</p><p>　　3.2 攪拌軸設計……………………………………………………………………………（20）</p><p>　　4． 反應釜的傳動裝置………………

16、………………………………………… （23）</p><p>　　4.1減速器的選擇…………………………………………………………………………（23）</p><p>　　4.2 機架的選用…………………………………………………………………………（24）</p><p>　　4.3 凸緣聯(lián)軸器………………………………………………………………………… （26）</p

17、><p>　　5．反應釜的軸封裝置 …………………………………………………………（27）</p><p>　　6．反應釜的其他附件……………………………………………………………（28）</p><p>　　6.1 支座……………………………………………………………………………………（28）</p><p>　　6.2 筒體法蘭………………………

18、…………………………………………………… （29）</p><p>　　6.3設備接口…………………………………………………………………………… （29）</p><p>　　6.3.1接管與法蘭…………………………………………………………………… （29）</p><p>　　6.3.2視鏡……………………………………………………………………………（30）<

19、/p><p>　　6.4凸緣法蘭的選擇………………………………………………………………… （31）</p><p>　　反應釜的裝配圖…………………………………………………………… （32）</p><p>　　參考文獻…………………………………………………………………… (33)</p><p><b>　　設計任務書</b

20、></p><p>　　設計目的：把所學《化工設備及技術》及相關知識，在畢業(yè)設計中綜合運用，把化工工藝條件與化工設備設計有機地結合起來，鞏固和強化有關機械課程的基本理論和基本知識。</p><p>　　設計要求： (1)進行罐體和夾套設計計算</p><p>　　(2)進行攪拌傳動系統(tǒng)設計</p><p>　　a.進行傳動系統(tǒng)方案設計

21、;</p><p>　　b.做傳動設計計算;</p><p>　　c.進行上軸的結構設計和強度校核;</p><p><b>　　d.選擇聯(lián)軸器;</b></p><p>　　e.進行罐內攪拌軸的結構設計及攪拌器與攪拌軸的連接結構設計;</p><p><b>　　f.選擇軸封的型式&l

22、t;/b></p><p><b>　　(3)設計機架結構</b></p><p>　　(4)選擇凸緣法蘭結構</p><p>　　(5)選擇接管\管法蘭\設備法蘭\試鏡等容器附件</p><p>　　(6)繪總裝配圖(A0紙)</p><p>　　設計內容：設計一臺夾套傳熱式帶有攪拌裝置的

23、反應釜。 </p><p>　　1．設計方案的分析和擬定</p><p>　　根據(jù)任務書中的要求，一個夾套反應釜主要有攪拌容器、攪拌裝置、傳動裝置、軸封裝置、支座、工藝接管等一些附件構成。而攪拌容器又可以分為罐體和夾套兩部分。攪拌裝置分為攪拌器和攪拌軸，根據(jù)任務說明書的要求本次設計攪拌器為推進式攪拌器；考慮到填料軸封的實用性和應用的廣泛性，所以軸封采用填料軸封。</p>

24、<p>　　在閱讀了設計任務書后,按以下內容和步驟進行夾套反應釜的機械設計。</p><p>　?。?）總體結構設計,包括進行罐體和夾套設計計算。根據(jù)工藝的要求，并考慮到制造安裝和維護檢修的方便來確定各部分結構形式。</p><p>　?。?）罐體和夾套的設計。</p><p>　?、俑鶕?jù)工藝參數(shù)確定各部幾何尺寸；</p><p>

25、　?、诳紤]壓力、溫度、腐蝕因素，選擇釜體和夾套材料；</p><p>　　③對罐體、夾套進行強度和穩(wěn)定性計算、校核；</p><p>　?。?）傳動系統(tǒng)設計，包括選擇電機、確定傳動類型、選擇聯(lián)軸器等。</p><p>　?。?）決定并選擇軸封類型及有關零部件。</p><p>　?。?）繪圖，包括總圖、部件圖。</p><

26、p>　?。?）編制技術要求，提出制造、裝配、檢驗和試車等方面的要求。</p><p>　　2．反應釜釜體的設計</p><p>　　夾套式反應釜是有罐體和夾套兩大部分構成。罐體在規(guī)定的操作溫度和操作壓力下，為物料完成其攪拌過程提供了一定的空間。夾套傳熱是一種應用最普遍的外部傳熱方式。它是一個套在罐體外面能形成密封空間的容器，既簡單又方便。</p><p>　　

27、罐體和夾套的設計主要包括其結構設計，各部分幾何尺寸的確定和強度的計算與校核。</p><p>　　2．1罐體和夾套的結構設計</p><p>　　罐體一般采用立式的圓筒形容器，有頂蓋，筒體和罐體構成。通過支座安裝在基礎平臺上。封頭一般采用橢圓形封頭。頂蓋在受壓狀態(tài)下操作常選用橢圓形封頭，對于常壓或操作壓力不大而直徑較大的設備，頂蓋可采用薄鋼板制造的平蓋，并在薄鋼板上加設型鋼制的橫梁，用以支

28、撐攪拌器及其傳動裝置。頂蓋與罐體分別于筒體相連。罐體與筒體的連接常采用焊接連接，頂蓋與筒體的連接形式分為可拆和不可拆兩種。由于筒體內徑Di<1200mm，因此下封頭與筒體的連接采用焊接連接。此次上封頭采用平蓋封頭，而為了拆卸清洗方便，上封頭采用法蘭與筒體連接。</p><p>　　夾套型式與罐體大體一致。</p><p>　　2.2 罐體幾何尺寸計算</p><p

29、>　　2.2.1確定筒體內徑</p><p>　　常用攪拌容器的高徑比</p><p>　　一般有工藝條件給定容積V、筒體內徑Di 估算：</p><p>　　式中i為長徑比即： ，由表4-2選取。根據(jù)題意取i=1.1，</p><p>　　已知V=1.1m3,則D1=1083mm, 將Di 圓整到公稱直徑系列，則</p>

30、<p>　　Di =1100mm。</p><p>　　2.2.2 確定封頭尺寸</p><p>　　橢圓封頭選取標準件，它的內徑與筒體內徑相同，標準橢圓封頭尺寸見附表4-2.即DN= =1100mm </p><p>　　橢圓封頭選取標準件見圖2-1，它的內徑于筒體內徑相同，其厚度計算并向上圓整，常用標準橢圓封頭尺寸見表D-2，質量見表D-3.可知：曲

31、邊高度，直邊高度，容積，內表面積。</p><p>　　2.2.3 確定筒體的高度H1</p><p>　　反應釜容積V通常按下封頭和筒體兩部分容積之和計算。則筒體高度H按下式計算并進行圓整：H=(V－V封)/V1m </p><p>　　式中V封 ------------封頭容積：0.1980m3（見表D-2）</p><p>　　V

32、1m ------------1m高筒體容積（見表D-1）：V1m =0.950m3 /m</p><p>　　得 H= (1.1-0.1980)/0.950=949mm</p><p>　　圓整后的H=950mm</p><p>　　有 H/ <1 所以不符合要求</p><p>　　選取i=1.3重新對筒體內徑估算&l

33、t;/p><p>　　得：D1=1025mm, 將Di 圓整到公稱直徑系列，則</p><p>　　Di =1000mm。 V1m =0.785m3 /m</p><p>　　選取橢圓封頭DN= =1100mm</p><p>　　可知：直邊高度，容積，內表面積。</p><p>　　得 H= (1.1-0.1505)

34、/0.785=1209mm</p><p>　　圓整后的H=1250mm 有 1<H/ <1.3 所以符合要求</p><p>　　按筒高圓整后修正實際容積：</p><p>　　V= V1m×H1 + V封 =0.7851.25+0.1505=1.13m3 > 1.1 m3 </p><p>&l

35、t;b>　　符合要求</b></p><p>　　2.3夾套幾何尺寸計算</p><p>　　夾套和筒體的連接常焊接成封閉結構，夾套的結構尺寸常根據(jù)安裝和工藝兩方面的要求而定。夾套的安裝尺寸，夾套內徑D2可根據(jù)筒體內徑D1按下表4-3選取，夾套下封頭型式同筒體封頭，直徑D2與夾套筒體相同。</p><p><b>　　夾套直徑D/mm&l

36、t;/b></p><p>　　D2 =D1+100=1100mm</p><p>　　夾套高H2有傳熱面積而決定，不能低于料液高，</p><p>　　裝料系數(shù) ： η=操作容積/全容積因物料反應較平靜，，取較大值</p><p>　　夾套高H2 計算：H2 = （ηV-V封）/V1m 代入數(shù)值計算</p>

37、<p>　　得：H2 = mm</p><p>　　圓整 H2 =900mm</p><p>　　夾套所包圍的罐體的表面積，一定要大于工藝要求的傳熱面積F，即：</p><p><b>　　F封＋F筒F </b></p><p>　　其中F——筒體表面積，F(xiàn)筒=H2 F1m =3.14m &l

38、t;/p><p>　　F——封頭表面積，見表D-2. F=1.1625m</p><p>　　其中 故 F封＋F筒 =1.1625＋0.9 3.14=3.99m2>3 m2</p><p><b>　　所以換熱要求滿足。</b></p><p>　　2. 4.1夾套的連接形式 </p><

39、p>　　整體夾套和罐體有兩種連接型式，即可拆卸式和不可拆卸式。夾套和筒體的連接常焊接成封閉結構，此反應釜所選結構如圖所示： </p><p>　　2.4.2 內筒及夾套的受力分析</p><p>　　工藝提供的條件為：釜體內筒中設計壓力為0.44MPa，夾套內設計壓力為0.55MPa，則夾套筒體和夾套封頭承受0.55MPa內壓：而內筒的筒體和下封頭既承受0.44MPa內壓，同時又承受

40、0.55MPa外壓，其最惡劣的工作條件為：停止操作時，內筒無壓而夾套內仍有蒸汽壓力，此時內筒承受0.55MPa外壓。</p><p>　　2.5夾套反應釜的強度計算</p><p>　　夾套反應釜幾何尺寸確定后，要根據(jù)已知的公稱直徑，設計壓力和設計溫度進行強度計算確定罐體及夾套的筒體和封頭的厚度。</p><p>　　2．5.1 強度計算的原則及依據(jù)</p&g

41、t;<p>　　強度計算中各參數(shù)的選取及計算，均應符合GB150-1998《鋼制壓力容器》的規(guī)定。</p><p>　?。?）圓筒內為常壓外帶套時</p><p>　　當圓筒公稱直徑時，被夾套包圍部分的筒體按外壓（指夾套壓力）圓筒設計，其余部分按常壓設計；</p><p>　　（2）圓筒內為真空外帶夾套時</p><p>　　當

42、圓筒公稱直徑時，被夾套包圍部分的筒體按外壓（指夾套壓力）圓筒設計，其余部分按真空設計；</p><p>　　當圓筒公稱直徑時，全部筒體按外壓（指夾套壓力）筒體設計；</p><p>　?。?）圓筒內為正壓外帶夾套時</p><p>　　當圓筒公稱直徑時，被夾套包圍部分的筒體分別按內壓圓筒和外壓圓筒計算，取其中較大值；其余部分按內壓圓筒設計。</p>&

43、lt;p>　　當圓筒公稱直徑時，全部筒體按內壓圓筒和外壓圓筒計算，取其中最大值。</p><p>　　2.5.2 強度計算(按內壓對筒體和封頭進行強度校核)</p><p>　　罐體和夾套材料選用,設計溫度=120℃（容器內），=150℃(夾套內）；設計壓力0.44MPa（容器內），0.55MPa（夾套內）。焊接接頭系數(shù)取</p><p>　　筒體內液柱靜壓

44、按水液柱靜雅計算 </p><p>　　查表D-2得封頭深度 =275mm 筒高 =1250mm 封頭直邊 =25mm</p><p>　　得： h=++=1.525m</p><p>　　故其液柱靜壓力可以忽略不計，則筒體的計算壓力為：</p><p>　　= =0.44MPa</p><

45、p>　　夾套內介質為水蒸汽，故其液柱靜壓力可以忽略不計，則夾套的計算壓力為：</p><p>　　= =0.55MPa</p><p>　　查表可知設計溫度下，的許用應力為。</p><p>　　筒體計算厚度由公式：</p><p><b>　　(2-5)</b></p><p><

46、b>　　得，； </b></p><p>　　夾套計算厚度由公式：</p><p><b>　?。?-6）</b></p><p><b>　　得，；</b></p><p>　　筒體封頭計算厚度由公式:</p><p><b>　?。?-7）&l

47、t;/b></p><p><b>　　得，</b></p><p>　　夾套封頭計算厚度由公式：</p><p><b>　　（2-8）</b></p><p><b>　　得，，</b></p><p>　　腐蝕裕量： ，取鋼板厚度負偏差(按名

48、義厚度為)</p><p><b>　　筒體名義厚度為</b></p><p>　　1.52 +0.6+2=4.12mm</p><p><b>　　夾套名義厚度為</b></p><p>　　2.097+0.6+2=4.697mm</p><p><b>　　筒體

49、封頭名義厚度為</b></p><p>　　1.52+0.6+2=4.12mm</p><p><b>　　夾套名義封頭厚度為</b></p><p>　　2.095+0.6+2=4.695mm</p><p>　　對低合金鋼制的容器，規(guī)定不包括腐蝕裕量的最小厚度應不小于，若加上的腐蝕裕量，名義厚度至少應取。

50、由鋼材標準規(guī)格，名義厚度取為。所以：</p><p><b>　　筒體名義厚度：</b></p><p><b>　　夾套名義厚度：</b></p><p><b>　　筒體封頭名義厚度：</b></p><p><b>　　夾套封頭名義厚度：</b>&l

51、t;/p><p><b>　　6mm在范圍內符合</b></p><p>　　筒體平蓋封頭強度計算：</p><p>　　選平蓋封頭系數(shù)K=0.27</p><p><b>　　有 </b></p><p>　　按表3-3Q345R的許用應力 （假設名義厚度為）</p&g

52、t;<p>　　取 ， (假設名義厚度為)</p><p><b>　　在范圍內，符合</b></p><p>　　2.5.3 穩(wěn)定性校核（按外壓對筒體和封頭進行強度校核）</p><p>　　2.5.3.1筒體圖算法強度校核計算</p><p>　　罐體筒體名義厚度=6mm，厚度附加量C=0.6+2=2

53、.6mm</p><p>　　則罐體有效厚度 mm</p><p><b>　　罐體筒體外徑 </b></p><p><b>　　筒體計算長度 </b></p><p><b>　　查表得：</b></p><p><b>　　有：

54、</b></p><p>　　D0/ =1012/3.4=297.6</p><p>　　L/D0=1000/1012=0.988</p><p>　　查教材圖3-25得 A=0.00027</p><p>　　查教材圖3-28 由于Td =150℃ 則B=37 MPa</p><p>　　計算許應外壓力

55、 [p]=B/( D0/δe)=0.124 MPa</p><p>　　因為[p]=0.124MPa<0.55MPa</p><p>　　計算失穩(wěn)，重設名義厚度。</p><p>　　假設名義厚度 =10mm </p><p><b>　　鋼板負偏差 </b></p><p>　　厚度

56、負偏差 </p><p>　　罐體筒體有效厚度 mm</p><p><b>　　罐體筒體外徑 </b></p><p><b>　　筒體計算長度 </b></p><p><b>　　查表得：</b></p><p><b&g

57、t;　　有： </b></p><p>　　D0/ =1020/7.2=141.67</p><p>　　L/D0=1000/1020=0.980</p><p>　　查教材圖3-25得 A=0.0008</p><p>　　查教材圖3-28 由于Td =150℃ 則B=98 MPa</p><p>　　

58、計算許應外壓力 [p]=B/( D0/δe)=0.692 MPa</p><p>　　因為[p]=0.692MPa>0.55MPa</p><p><b>　　穩(wěn)定性滿足要求</b></p><p>　　2.5.3．2外壓封頭強度校核計算</p><p>　　設封頭名義厚度=10mm 計算有效厚度 C=0.8

59、+2=2.8mm</p><p><b>　　則mm</b></p><p>　　已知標準橢圓形封頭K1 =0.9 </p><p>　　D0 =+2=1020mm</p><p>　　則封頭的當量球殼外半徑計算可得</p><p>　　R0=K1D0 R0 =0.9×1020=918

60、mm</p><p>　　計算系數(shù)A </p><p>　　A=0.125/(Ro / )=0.00098</p><p>　　查教材圖3-28 T=150℃ 查的系數(shù)B=117</p><p>　　[p]=B/( Ro/Se)=0.917MPa>0.55 MPa</p><p>　　所以假定封頭壁

61、厚符合設計要求</p><p><b>　　罐體封頭最小厚度：</b></p><p><b>　　滿足要求</b></p><p>　　即封頭厚度確定=10mm</p><p>　　2.5.3.3 水壓試驗校核計算</p><p>　　夾套反應釜應對罐體和夾套分別進行水壓試

62、驗，并校核圓筒應力σT</p><p><b>　　罐體水壓試驗</b></p><p>　　由于[σ]≈[σ]t 故 =1.25p=1.25Pc=0.55MPa</p><p>　　材料屈服點應力 =345 MPa</p><p>　　0.9 φ=263.9 MPa </p&g

63、t;<p>　　≦0.9 φ 所以罐體水壓試驗強度足夠</p><p>　　（2）由于[σ]≈[σ]t 故 =1.25p=1.25Pc2=0.6875 MPa</p><p>　　材料屈服點應力 =345 MPa</p><p>　　0.9 φ=263.9 MPa </p><p>　　≦0

64、.9φ 所以夾套水壓試驗強度足夠</p><p>　　3． 反應釜的攪拌裝置</p><p>　　攪拌裝置由攪拌器、軸及其支撐組成。攪拌器的形式很多，根據(jù)任務說明書的要求，本次設計采用的是推進式攪拌器。其機械設計的主要內容是：確定攪拌器直徑、進行攪拌軸的強度設計和臨界轉速校核、選擇軸的支撐結構。</p><p><b>　　3.1攪拌器</b>

65、;</p><p>　　由表4-4 查的D1/DJ取推進式:(3：1)—(4：1) H0/DJ:(1：1)—(2：1) </p><p>　　推進式攪拌器類似風扇扇葉結構。推進式攪拌器直徑DJ常取罐體內經D1的1/5-1/2，以DJ=0.33 D1最為常見。常用于n=100-500r/min的場合。</p><p>　　則： 攪拌器直徑 <

66、;/p><p>　　由表4-6查得 </p><p><b>　　D=50mm</b></p><p><b>　　B=16mm</b></p><p><b>　　t=55.1mm</b></p><p><b>　　H=95mm <

67、;/b></p><p>　　N/n不大于0.025</p><p><b>　　Do:M16 </b></p><p>　　攪拌器的結構形式如下：</p><p><b>　　3.2 攪拌軸設計</b></p><p>　　攪拌軸的機械設計內容同一般傳動軸，主要是

68、結構設計和強度校核</p><p><b>　　軸結構如圖：</b></p><p>　　確定最小軸徑: 軸功率P＝4KW ，攪拌軸的轉速n＝200r/min，材料為45鋼 , []＝35，查表5-1系數(shù)A取115。</p><p><b>　　則軸端直徑, </b></p><p>　　軸所傳遞的

69、轉矩T=9550p/n=191N.m</p><p>　　考慮開鍵槽和物料對軸的腐蝕,軸徑擴大5%,即d=29.631mm.圓整取較大值,所以d=40mm.因為推進式攪拌器孔徑為50mm,且推進式攪拌器靠軸端螺母固定，查螺母公稱尺寸取M42，所以軸端為M42的螺紋。</p><p>　　由結構確定其他各段軸徑:</p><p>　　因為攪拌器的軸孔為50mm所以第二

70、段軸徑為50mm，第三段，第五段為光軸，且第五段軸上有軸封，故根據(jù)軸封標準取第三段，第五段軸徑為60mm。第四段上為分半環(huán)，根據(jù)標準取第四段軸徑為54mm。第六段為軸承，根據(jù)軸承標準以及軸承的選型取第六段軸徑為65mm。第七段軸與凸緣聯(lián)軸器相連接，根據(jù)標準及選型取第七段軸徑為45mm。</p><p>　?。?）攪拌軸強度校核</p><p>　　軸扭轉的強度條件是： （參考文獻1.公

71、式9-5）其中：</p><p>　　—— 截面上最大剪切應力，Pa；</p><p>　　——軸傳遞的扭矩，Nm； </p><p>　　——抗扭斷面系數(shù)， ； </p><p>　　——降低后的扭轉許用剪應力，M。</p><p>　　查表知：表 3-1 常用軸材料的許用切應力</p><p&

72、gt;　　注：表中是考慮了彎曲等影響后的許用應力。轉動中彎矩較小的取較大值，彎矩大的取較小值；軸徑大的取較小值，軸徑小的取較大值；操作條件好的取較大值，操作條件差的取較小值；采用20、35鋼時可取較大值。</p><p>　　對45號鋼 [τ]k=35MPa</p><p><b>　　對實心軸 mm3</b></p><p>　　Tθ=9.

73、55×106 p/n=191000 N?mm</p><p>　　則：τmax =13.136<[τ]k 故 d=42mm 強度足夠</p><p>　　（3）按剛度計算時。對于碳鋼及合金鋼;一般傳動和攪拌軸的計算可選為，在此選。則攪拌軸直徑：</p><p><b>　?。?-3）</b></p><

74、p>　　式中 —剪切彈性模量，對于碳鋼及合金鋼</p><p>　　—在精密穩(wěn)定的傳動中，可??；一般傳動和攪拌軸的計算可選；對精度要求低的傳動可選。</p><p>　　由式（3-3）得 d=39.1mm；</p><p>　　故d=42mm滿足剛度要求</p><p>　　軸的轉速不大于200r/min，故不需要計算軸的臨界轉速。&

75、lt;/p><p><b>　　（4）攪拌軸的支撐</b></p><p>　　一般攪拌軸可依靠減速器內的一對軸承支承。當攪拌軸較長時，軸的剛度條件變壞。為保證攪拌軸懸臂穩(wěn)定性，軸的懸臂長L，軸徑d 和兩軸承間距B應滿足以下關系：L/B≤; L/d≤</p><p>　　本次采取單支點機架，靠機架里的軸承對軸進行支撐。</p>

76、;<p>　　4． 反應釜的傳動裝置</p><p>　　反應釜的傳動裝置是為攪拌器提供動力和運動的。傳動裝置一般包括：電動機，變速器，聯(lián)軸器，攪拌軸，機架，安裝底座及凸緣法蘭等。當攪拌軸較長時，為加工和安裝方便，常將攪拌軸分段制造。安裝攪拌器的部分稱攪拌軸或下軸，與攪拌器輸出軸相連的部分為傳動軸或上軸。攪拌軸與傳動軸采用剛性聯(lián)軸器連成一整體軸。</p><p>　　反應釜的

77、攪拌器是由傳動裝置來帶動。傳動裝置設置在釜頂封頭的上部，其設計內容一般包括：電機；減速機的選型；選擇聯(lián)軸器；選用和設計機架和底座等。</p><p><b>　　4.1減速器的選擇</b></p><p>　　常用減速裝置有齒輪減速器、渦輪減速器、V帶以及擺線針齒行星減速器等。根據(jù)n=200r/min，電動機功率為4KW.查表 4-1可選擇二級齒輪減速器</p&

78、gt;<p>　　表 4-1 標注減速器的性能參數(shù)</p><p>　　按設計任務書要求,選用電機Y132M2-6,其額定功率為5.5Kw,轉速為n=960r/min ,電流為12.6A,轉動慣量為0.0449Kg.m2。 </p><p>　　4.2 機架的選用</p><p>　　立式攪拌設備傳動裝置是通過機架安裝在攪拌設備封頭上的，機架內應

79、留有足夠的位置，以容納聯(lián)軸器、軸封裝置等部件，并保證安裝操作所需要的空間。大多數(shù)情況下，機架中間有軸承裝置，以改善攪拌軸的支撐條件。</p><p>　　機架下端采用螺柱與安裝底蓋連接，機架的公稱直徑一般等于或小于安裝底蓋的公稱直徑。安裝底蓋與凸緣法蘭、機架和軸封有關系。</p><p>　　單支點機架的選用條件</p><p>　　電動機或減速器有一個支點，經核算

80、可承受攪拌軸的載荷；</p><p>　　攪拌容器內設置地軸承，作為一個支點；</p><p>　　軸封本體設有可以作為支點的軸承；</p><p>　　在攪拌容器內，軸中部設有導向軸承，可作為一個支點的。</p><p>　　當按上述條件選用單支點機架時，減速器輸出軸與攪拌軸之間采用彈性聯(lián)軸器連接；當不具備上述條件而選用單支點機架時，減速器

81、輸出軸與攪拌軸之間采用剛性聯(lián)軸器連接。本釜選用單支點機架DJ45，見圖4-5，其相關數(shù)據(jù)見表4-6，表4-7。</p><p>　　圖4-5 DJ45單支點機架</p><p>　　表 4-6 單支點機架尺寸 /mm</p><p><b>　　4.3 凸緣聯(lián)軸器</b></p><p>　　常用的電機和減速機輸

82、出軸與傳動軸之間及傳動軸與攪拌軸之間的連接，都是通過聯(lián)軸器連接的。</p><p>　　扭矩Tca=KAT=1.3×9550×P/n=248.3 N.m,按軸徑d=45mm,由Tca及n條件查標準尺寸,查得GY6-型凸緣聯(lián)軸器的數(shù)據(jù)為d1=45mm,許用最大扭矩為900N.m, ,滿足要求.聯(lián)軸器示意圖如下： </p><p>　　5． 反應釜的軸封裝置</p&g

83、t;<p>　　軸封是攪拌設備的一個重要組成部分。其任務是保證攪拌設備內處于一定的正壓和真空狀態(tài)以及防止物料溢出和雜質的摻入。鑒于攪拌設備以立式容器中心頂插式為主，很少滿釜操作，軸封的對象主要為氣體；而且攪拌設備由于反應工況復雜，軸的偏擺震動大，運轉穩(wěn)定性差等特點，故不是所有形式的軸封都能用于攪拌設備上。</p><p>　　反應釜攪拌軸處的密封，屬于動密封，常用的有填料密封和機械密封兩種形式。他們

84、都有標準，設計時可根據(jù)要求直接選用。</p><p>　　此次設計選用填料密封</p><p>　　因為軸徑d=60mm</p><p><b>　　查得：</b></p><p>　　D=240mm ，D=210mm ，D=176mm ，H=176mm ，</p><p>　　法蘭螺栓孔8Xφ1

85、8mm,M16</p><p>　　軸封裝置的結構圖： </p><p>　　6．反應釜的其他附件</p><p><b>　　6.1 支座</b></p><p>　　夾套反應釜多為立式安裝，最常用的支座為耳式支座。標準耳式支座（JB/T 4725-92）分為A型和B型兩種。當設備需要保溫或直接支撐在樓板上時選用B型，

86、否則選擇A型。</p><p>　　設計中選取A型耳式支座A3，支座數(shù)為4個,允許載荷為44KN 。</p><p>　　材料為Q345R，H=200,=160, =125, =250, =105,=116,=200,=10,=6,=8, =50,e=30 地腳螺栓：30- M24. </p><p><b>　　6.2 筒體法蘭</b

87、></p><p>　　筒體和上封頭的連接采用甲型平焊法蘭連接，選取平面型密封面法蘭，其，主要尺寸由附表4-4查的，其中： DN=1000</p><p>　　D=1130mm D=1090mm D=1050mm D=1045mm</p><p>　　D=1042mm =48mm d=23mm </p><p>

88、　　螺柱為M20，數(shù)量為36個。</p><p><b>　　6.3 設備接口</b></p><p>　　化工容器及設備，往往由于工藝操作等原因，在筒體和封頭上需要開一些各種用途的孔。</p><p>　　6.3 .1接管與法蘭</p><p>　　接管和法蘭是用來與管道和其他設備連接的。標準管法蘭的主要參數(shù)是公稱直徑

89、和公稱壓力。管子的公稱直徑和與鋼管的外徑的關系見表4-13.</p><p>　　接管的伸長度一般為從法蘭密封面到殼體外徑為150mm。當考慮設備保溫等要求時，可取伸出長度為200mm。 </p><p>　　液體進料管一般從頂蓋引入。進料管應伸進罐體內并且下端的開口截成45角，開口方向朝著設備中心，以防止沖刷罐體，減少物料對壁面的腐蝕。</p><p>　　液體出

90、料管的設計主要從無料易放盡、阻力小和不易堵塞等原因考慮。另外還要考慮溫差應力的影響。</p><p><b>　　6.3.2視鏡</b></p><p>　　視鏡主要用來觀察設備內物料及其反應情況，也可以作為料面指示鏡，一般成對使用，當視鏡需要斜裝或設備直徑較大時，采用帶頸視鏡。</p><p>　　視鏡選型結果為：帶頸視鏡 PN1.0 D

91、N100 HGJ502-86-4。 </p><p><b>　　視鏡結構如圖： </b></p><p>　　6.4 凸緣法蘭的選用</p><p>　　凸緣法蘭一般焊接在攪拌容器封頭上，用于連接攪拌傳動裝置，也可兼作安裝、維修、檢查用孔。根據(jù)介紹的耐蝕性，凸緣法蘭可選用整體結構或襯里結構，密封面形式有突面（R或LR）和凹面（M或LM）兩

92、種，其中LR和LM為襯里結構的密封面形式。凸緣法蘭可按HG-21564選用。本釜選用R型凸緣法蘭，見圖4-1。</p><p>　　4-1 R型凸緣法蘭</p><p>　　凸緣法蘭的連接尺寸和結構尺寸見表4-2； </p><p>　　表4-2 凸緣法蘭的連接尺寸和結構尺寸（mm）</p><p>　　7． 反應釜的裝配圖</p&

93、gt;<p><b>　　見附圖：</b></p><p><b>　　8.參考文獻</b></p><p>　　[1]刁玉瑋、王立業(yè)，化工設備機械基礎，大連：大連理工大學出版社，2006.12　</p><p>　　[2] 吳宗澤，機械設計師手冊﹙上﹚[M]，北京：化學工業(yè)出版社，2002.1</p&

94、gt;<p>　　[3] 吳宗澤，機械設計實用手冊[M]，北京：化學工業(yè)出版社，1998.7</p><p>　　[4] 余國琮，化工機械手冊[M]，天津：天津大學出版社，1991.5</p><p>　　[5] 魏崇光、鄭曉梅，化工工程制圖，北京：化學工業(yè)出版社，1994.3</p><p>　　[6] 巨勇智、勒士蘭，過程設備機械基礎，北京：國防工

95、業(yè)出版社，2005.4</p><p>　　[7] 朱有庭、曲文海、于浦義，化工設備設計手冊，北京：化學工業(yè)出版社，2006.5</p><p>　　[8]湯善甫、朱思明， 化工設備機械基礎[M]，上海：華東理工大學出版社，2004.12</p><p>　　[9] 董大勤、袁鳳隱，壓力容器與化工設備使用手冊，北京：化學工業(yè)出版社，2000</p>&

96、lt;p>　　[10] 周明衡、常德功，管路附件設計選用手冊，北京：化學工業(yè)出版社，2004.8</p><p>　　[11] 劉湘秋，常用壓力容器手冊，北京：機械工業(yè)出版社，2005.4</p><p>　　[12] 葉君，實用緊固件手冊[M]，北京：機械工業(yè)出版社，2004.</p><p>　　[13] 王磊，化工設備及技術，北京：機械工業(yè)出版社，201

97、1.10.</p><p>　　[14] 蔡紀寧、張莉彥，化工設備機械基礎課程設計，北京：機械工業(yè)出版社，2010.8.</p><p>　　[15] 李業(yè)農，機械制圖（第五版），上海：上海交通大學出版社，2010.</p><p>　　[16] 陳英，化工制圖，北京：高等教育出版社，2008.1.</p><p>　　[17] 李業(yè)農、游文