搅拌器毕业设计说明书(C)

1、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。 在工业生产中，大多数的搅 拌操作

2、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（如催化剂）在液相中均匀的悬浮； 使不相溶的另一

3、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

4、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

5、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 36300r/min,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

6、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

7、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

8、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汉0.7 = 6.3m?。初算筒体直径兀 2兀HV D i H = D i44 DiDi即Di4X6.33.142.5 0.7圆整到公称直径系列，去DN =1700 mm。封头取与内筒体相同内经,封头直边高度 h

9、2 = 40 mm ，（三）确定内筒体高度H 当DN -1700 mm,h40mm时，查化工设备机械基础表 16-6得封头的容积v =0.734 m3=3.64 m，取 H = 3.7 mV -冬 4(9 -0.734)71 D 23.14 =1.7 24 i核算H / Di与H / Di =3.7 /1.7 =2.18，该值处于1.7 2.5之间，故合理。Vg6.30.69n2兀2-Di H v 1.73.70.73444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D i, m m500 600700 18002000 3000夹套D j, m mDj

10、+50Di +100Di +200由表 1，取 D j Di 100 =1700 - 100 =1800 mm。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16-6得内筒工艺要求传热面积为11m2，查化工设备机械基础表体圭寸头表面积A =3.34 m2,3.7 m高筒体表面积为2A -Dj 3.7 = 3.141.73.7 =19.75 m总传热面积为A =3.14- 19.75 = 23.0911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150 C

11、一下的许用应力由过程设备设计附表 D1查 取,:汀-103 MPa，常温屈服极限 二=137 M Pa o计算夹套内压介质密度P -1000 kg / m3液柱静压力 TgH =1000103.7 = 0.037 MPa最高压力 Pmax = 5 M Pa设计压力=0.55 M Pamax所以 TgH = 0.037 MPa .5% P = 0.0275 MPa故计算压力 巳=P TgH = 0.550.037 二 0.587 M Pa内筒体和底封头既受内压作用又受外压作用，按内压则取Pc =0.587 M Pa，按外压则取 Pc =0.5 MPa（三）夹套筒体和夹套封头厚度计算夹套材料选择Q

12、 235 B热轧钢板，其 二35 M Pa,汀=113 MPa夹套筒体计算壁厚PcDj-j 2rt 申 _巳夹套采用双面焊，局部探伤检查，查过程设备设计表4-3得0.850.551800贝D|5.17 mmj 2X113 汉 0.85 -0.55查过程设备设计表4-2取钢板厚度负偏差C 0.8 mm，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 =6 C? =0.8 mm，夹套厚度附加量Cb = 6 亠C2 =2.8 mm。根据钢板规格，取夹套筒体名义厚度p “4 mm夹套封头计算壁厚为,PcDj0.55 X1800-kjt5

13、.16 mm2二0.5 Pc2 1130.85 -0.50.55取厚度附加量C =2.8 mm，确定取夹套封头壁厚与夹套筒体壁厚相同(四)内筒体壁厚计算 按承受0.587 MPa内压计算焊缝系数同夹套，则内筒体计算壁厚为：PcDj0.587 X17005.72 m m_Pc2 X103 X0.85 -0.587 按承受0.55 M Pa外压计算设内筒体名义厚度2mm，贝心e =6 C =12 112 mm ,内筒体外径 DDi n =17002 11.2 =1722.4 mm。内筒体计算长度-(42512) = 2945.7 mm 。33则L / D。=1.71 , D o /=153.79

14、,由过程设备设计图4-6查得A二0.0004 , 图4-9查得B =50 MPa，此时许用外压P为：B$e 50 汇 11.2P -0.33 M Pa : 0.55 M PaDo1722.4不满足强度要求，再假设6n =16 mm，贝卩 6e =E5n Ca =16 0.8 =15.2 mm ,Do 二Dj 2n =1700215.2 =1730.4 mm ,内筒体计算长度 L = H j 丄 h = 2800 - - (425 - 16) = 2947 mm33贝S 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 =6

15、0 MPa，此时许 用外压为：Be60 汉 15.2P -0.562 M Pa - 0.55 M PaDo1730.4故取内筒体壁厚n 6 mm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:.k =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 壮=16 -0.8 =15.2 mm。由过程设备设计表 4-5查得标 准椭圆形圭寸头的形状系数匕=0. 9，则椭圆形圭寸头的当量球壳内径Ri K1Di =0.91700 = 1530 mm，计算系数 Ade15.2A =0.125- = 0.1250.001242Ri153

16、0查过程设备设计图4-9得B =110 M PaB、.e 11015.2P-= 1.09 0.55Ri1530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内同试验压力取Pt=Pc +0.1 =0.587 +0.1 = 0.687 MPa夹套实验压力取Pt=Pc + 0.1 = 0.55 + 0.1 = 0.65 M Pa内压试验校核内筒筒体应力TiFT (Di 亠 Qi)0.687(1700- 15.2) 445.6 M Pa215.20.85夹套筒体应力匚TjR、亠 0.65 WOO“2) = 61.8 MPa2 11.20.85j 而 0.9 0 = 0.9 汇 13

17、7 =123.3 M Pa0 . 923 5 M Pa . 5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 =0.562 MPa，小于夹套0.6 MPa的水压试验压力，故在做夹套的压力 实验校核时，必须在内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,HG/T21518-2005尺寸如下表所示密圭寸面 形式公称压力PN(MP)公称直径DNdw汉sdDD1H 2b突面(RF)4.045048

18、0 X14451.66856102701 3757b1b2ABLdo螺柱螺母螺柱总质量(kg )数量直径工长度4146375175250242040M 33 X 2 汉165245开孔补强设计最大的开孔为人孔，筒节-Ft =16 mm，厚度附加量C =0.6 mm，补强计算如下:开孑L直径d = 4502 0.6 =451.2 mm圆形封头因开孔削弱所需补强面积为:A 2nt C)(1 - fr)人孔材料亦为不锈钢0Cr18Ni9,所以.o1.58717002所以 A = 4500 = 2560.3 mm2 X103 X0.85 _0.5x.587有效补强区尺寸： 耐d、.nt = 451.2

19、16 = 84.97 mmB =2d =2451.2=902.4 mmm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：A1 = ( B - d )(:- ： ) - 2( :;nt - C )( .：e - )(1 - f r )故 A =(B -d )( ,- -：.) = 451.2(15.2 -5.7) = 4376.64 mm2可见仅A!就大于A ,故不需另行补强。最大开孔为人孔，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

20、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50 Pa *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键槽的宽度搅拌器桨叶的宽度d轮毂内经do 搅拌器桨叶连接螺栓孔径di 搅拌器紧定螺钉孔径d2 轮毂外径Dj 搅拌器直径Di 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

21、矩（Nm）t轮毂内经与键槽深度之和一一搅拌器桨叶的厚度i 搅拌器圆盘的厚度WYWCYWDY工艺给定搅拌器为六弯叶圆盘涡轮搅拌器，其后掠角为:.，45o，圆盘涡轮搅拌器的通用尺寸为桨径d j ：桨长l ：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3。38查HG-T 3796.112-2005选取搅拌器参数如下表Djdd2D!d1dod55080120370M 10M 1056Bh2LbtMG110120401 372285.4252614.9由前面的计算可知液层深度H =2.45 m，而13 Di 2210 mm，故H 13 D：, 则设置两层搅拌器。为防

22、止底部有沉淀，将底层叶轮放置低些，离底层高度为425 mm，上层叶轮高度离液面2Dj的深度，即1025 mm。则两个搅拌器间距为 1000 mm，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1700 mm，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，传动方式为带传动，搅拌器转速为220 r/min，电机功率为18.5 kW ,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

23、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D1D2D3D4n -dmdo丨2JH8022018512015024286 M 16M 1630162324第四章搅拌轴的设计与校核mm4.1符号说明d 设计最终确定的实心轴的轴径或空心轴外径,do 设计最终确定的密封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

24、，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（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仆；Ma由轴向推力引起作用于轴的弯矩，Nm ；按传动装置效率2计算的搅拌轴传递扭矩，

25、N 5 ；Mr 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;m2emimiemL圆盘（搅拌器及附件）1、2圆盘（搅拌器及附件）1、2单跨轴L段轴的质量i的质量，kg ；i的有效质量，kg ；： 22r_9mL=dL(1-N)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，

26、mm ；W单跨轴L段有效质量的相当质量，kg ；W、W2Wi叫、m2emie 的相当质量，kg ；W s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，（）；吕一一第个搅拌器叶片倾斜角，（）；7轴的扭转角,；.1X 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或图中轴承距离 向位移，mm ; 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，kg /m3 ；轴材料的密度，kg/m3 ；Z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

27、轴长的计算x处的径向x处的径x处产生传动侧紬承F亀轴长： L =(475 -120)164253700 =4496 mmL2 =3371 m m Lt =4371 mm4.3按扭转变形计算计算搅拌轴的轴径diM n maxmm轴的许用扭转角，对单跨轴有=0.7/m ；M nmax搅拌轴传递的最大扭矩M . max = 95更 R N *mn上式中Pn = 18.5kN , n= 220 r / min，带传动 *!1 取 0.95， G = 7.28 x 10 4 MPa9553所以 M nmax0.9518.5 =763 .15 N m220d! =155.4$763.15 4 =54.36

28、mm0.7X1.28X10 X1根据前面附件的选型。取d =80 mm根据轴径d计算轴的扭转角5836 Mn max44Gd (1 N )510所以5836763 .15447.2810801510= 0.15 / m :4.4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2,29mLedLL （1 N。） 10kg4所以 mLe 二 80 244967.8510?1 - 1000 10=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

29、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 = mi - iki_ D hi cos = ”，10 _ kg4 Ji上式中：ki第i个搅拌器的附加质量系数，查HG /T 20569 一94表334 1D j 第i个搅拌器直径，D j = 550 mmhi第i个搅拌器叶片宽度，B = 110 mm叶片倾角=45，圆盘质量mi =14 .9 kg所以 mie =14 .9 +0.3 江王 X550 2 x 110 x cos 45 0 x 10 3 x 10 * = 19.02 kg44.4.2作用集中质量的单跨轴一阶临界转速的计算(1) 两端简支的等直径单跨轴，轴的有效质量

30、mLe在中点S处的相当质量为：1717WmLe199 .9 = 97 .09 kg3535第i个圆盘有效质量mie在中点S处的相当质量为:2 2Wi =16 K i (1 _ K i) mie kg所以 Wi = 160.97 2(1 _0.97) 219.02= 0.26 kg2 2W 2 =160.75(1 -0.75)19.02 =10.70 kg在S点处的相当质量为：2ws =w y wii 1所以 Ws =97.09(0.26- 10.70)=108.05临界转速为:2= 458.9 dLE(1 -N。4)WsL3r / m in所以nk319010二 458.980 2，： . 二

31、 408.53108.054496 3r / m inmLe在中点(2) 端固定另一端简支的等直径单跨轴，轴的有效质量s处的相当质量为:1515Wm Le199.9 = 85.67 kg3535第i个圆盘有效质量mie在中点s处的相当质量为：6432Wi匕(1 KJ (4 KJ 口匚。kg7所以 W32W20.75(1 -0.75)(4 -0.75)19.02 =14.90 kg7在S点处总的相当质量为：2Ws =W -Wii所以 Ws = 85.67- (0.4314.90)=101 kg临界转速为:0.97 3(1 -0.97) 2(4 -0.97)19.02 = 0.43 kg7= 69

32、3.74d： E No)3WsLr / m in所以3190102nk = 693.7 d L *3Y101 X4496= 638.75 r / min(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r / minK2表示。采用刚性联轴节时，K2 =0.4 0.6，取K 0.4nk = n k 固简(1-K2)+nk 简 K 2所以 nk =638.75(1 -0.4)- 408.530.4 = 546.662 r / 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且氐“kn 2

33、200.402nk 546.662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：d2 =17.2 JMMemm (1 -No)式中：M te 轴上扭矩和弯矩同时作用时的当量扭矩Mte = .M： M2N *m轴材料的许用剪应力ab 600-37.5 MPa16 164. 5. 2轴上扭矩Mn按下式求得：Mn = 2PN N tmn2包括传动侧轴承在内的传动装置效率，按HG/T 20569 -94附录D选取，则2 =0.950.80.990.99 =0.7459553所以 M n0.74518.5 = 598.47 N m2204. 5. 3轴上弯矩

34、总和m应按下式求得：M =M R M A 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:Mr匕.空仝1000 L1000 LN *m第i个搅拌器的流体径向力Fh应按下式求得：hi13M nqi 10式中：匚一一流体径向力系数，按照附录 C. 2有K,=匚 *K1n *K1b *K1e *Kn =0.100.21.01.01.0 =0.02M nqi 第i个搅拌器功率产生的扭矩9553M nqiPqiN BnPqi 第i个搅拌器的设计功率，按附录 C. 3有Pqi、 DkW两个搅拌器为同种类型，Ps : PN =185 kW，则Pq1 =

35、 Pq2 = 9.25 kW所以 M nq 1 = M nq 2 = 401.66 N 53401.66 ： 10 所以 Fh1 =Fh2 =0.0238.95 N318 x550(2)搅拌轴与各层圆盘的组合质量按下式求得。对于单跨轴:mmw、 mikgi 土mL单跨轴L段轴的质量： 22r_9mL d （1 _ N。） L ! ：s 10 -4所以 mL =少汉80 2 X1 X4496 汇 7.85 X10 3 X10 厘=177.31 kg4故 mw =177.31- 14.914.9 =207.12 kg(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。对于单跨轴:2JI2

36、Femw n e91n 21 -（）nk10 上式中，对刚性轴(上)2的初值取0.5nke许用偏心距(组合件重心处)e = 9.55 G / nG 平衡精度等级，mm/s。一般取G =6.3mm/s所以 e =9.556.3 / 220 =0.27 mm，mmFe221_5207.122200.27 10= 59.30 N910.5(4)搅拌轴与各层圆盘组合重心离轴承的距离 L按下式计算对于单跨轴:Le所以Le14.94371 - 14.93371177.3244962=2481.51 mm207.12Lmi *Li - mL i 12Fh(L LJLi Fe(L - Le)Le1000 L1

37、000 L38.95 (4496 -4371)38.95(449659.30(4496 一 248151)03.52 N .m1000449610004496(5)由轴向推力引起作用于轴上的弯矩Ma的计算。M A的粗略计算：当p _ 2 MPa或轴上任一搅拌器-0时，取M A = 0.2 M Pa N m故 M A 2 103.52 =20.704 N m所以 M =M R M A =124.224 N *m所以 Mte =2M： M 2 二.598.47 2124.224 2 =611.23 N *m所以 d2 =17.2 J611.23 1 =43.61 mmV37.5 X1前面计算中取轴

38、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。Sf-4M对于单跨轴：,1” Sx S“x、1x (S) mm2LL轴承径向游隙按照附录C. 1选取，因此传动侧轴承游隙S0.03 mm (传动侧轴承为滚动轴承)单跨轴末端轴承游隙S =0.07 mm (该侧轴承为滑动轴承)当x=l。时，求得的x即为轴封处的总位移，丨。=H 勺-匚=475 -120 二 355 mm1 0.033550.07355所以 Fx (0.03) = 0.0134 mm2 449644964. 6. 2由流

39、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 =丨。=355 _ Lt 且 x - L2 ,2x=11Fhi (L -L i)L *x26E *IL而Il二 80644=2009600 mm38.95 (4496 _4371)449635543714371 2355 2所以：2 X32()_()6 X190 X10 X 200960044964496449638.95 (4496-3371)449635533713371235523 2 ( )-( )6190102009600449644964496一端固支另一端简支的单跨轴:Fhi6E*Il 2(

40、-)(-)3Li 3 L3L x 2x匚)v3F hi * L i6E l Lx(1 )Li代入已知数据可得亠 0.4664= 0.0035 mm、：2x = -1.1008 -0.46331.10124. 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mmeKx n k 2(一)-1n对两端简支单跨轴:Le1 一1 (3 一 Le)3 L(1(1x :)L丄)L |x ;:Lx 3)LeLe3(1 )L2(11 -1 (3 丄)(1 丄)3 LL代入已知数据可得 J .77460.271.7746547 2 ()T

41、220= 0.0925 m m对一端固支一端简支单跨轴:2 -3（1x 3 3L x 23 L 1x3X3Left m（Lf Le）9 L eL e 2 1 L e 32三3（亠）一一（亠）2LL 2 L代入已知数据可得：Kx = 6.2400.276.240547 2 （ ）-10=0.3251 mm般单跨轴传动侧支点的夹持系数K2介于简支和固支之间，此时值应取式和式之中间值，查附录 C. 4取心=0.6查附录C. 5得= -2固简（1-K?）八匕简 K 2mm所以、.2 =0.0035（1 -0.6）0.03180.6 =0.02048 mm、3 二 r固简（1 一 K?）、3简 K2mm

42、所以 、：3 = 0.3251（1 一0.6）0.09250.6 = 0.18554mm4. 6. 4总位移及其校核 对于刚性轴:二、；1X ,X Xmm所以.：.X = 0.01340.020480.18554= 0.21942 mm验算应满足下列条件：、x -、xmm轴封处允许径向位移1（x却按下式计算：L （x 七）=0.1 K.dmm所以K3径向位移系数，按附录 C . 6. 1选取a =0.3= 0.10.3.80 =0.26833 mm则满足-X LJx4. 7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80 m m o搅拌轴轴圭寸的选择机械密封是

43、一种功耗小、泄漏率低、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Q = rn 4(ph GSe) IL knnD式中:Q 支座实际承受的载荷，kN ;D 支座安装尺寸，mm ；D,(Dj 22、3)2 - b；2(J - sj= ,(1700214210) 2 -180 22(330 -90) =2

44、219 m mg重力加速度，取g =9.8m/s2 ；Ge偏心载荷，Ge =0N ；h 水平力作用点至地板高度，h = 900 mm ；k 不均匀系数，安装3个以上支座时，取 0.83 ；m。设备总质量(包括壳体及附件，内部介质及保温层质量)，kg ；筒体质量二二 K171乞)2 -(7)2 3.7 7.85 10 1246.2 kg2 2封头质量 =2406.1 =812.2 kg车由质量-”丫08)24.4967.8510 3 =177.3 kg2搅拌器质量 =2 14.9 =29.8 kg夹套质量-二(1.814 )2 亞)2(2.8 一0.45)7.8510 3232 = 965 kg

45、2 2人孑L质量=259 kg减速机质量=1300 kg水压试验时充水质-二(1.700 丘 3.7100020.7341000 =9862 kg2其他附件如挡板、联轴器及接管等，估算这些附件的质量为200 kg，则设备总质量为14536.5 kg ；n支座数量，n =4 ；Se偏心距，mm ；a 地震影响系数，地震设防烈度为 8度，取a =0.24 ；P水平力，取Pw和Pe 0.25 Pw的大值，N ;因容器置于室内，不计其风压值，故P二Pe二amg，即P = 0.2414577.59.8 = 34286.28 NH。容器总高度，mm ；H。=1642537004251610014 二 46

46、96 mm所以Q = mg. 10 . 14536.5 9.8 . 4 吨28 0.910 3 = 42.92 kN| k n n D0.83442219Q : Q -100 kN ,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M L :Ml =Q（=422 （330 一9） “，0 kN .m10 10夹套有效厚度：七一n -C 42.8 =11.2 mm根据j，e和P查表B.1知当圆筒有效厚度为10 mm，圆筒内压为0.6 M Pa，对于该支座有M l 6.38 kNm，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圭寸口锥的连接系数；Ca内筒体厚度附加量，mm ；Cb 夹套厚度附加量，mm ；D!容器内径，mm ；