1810_雙軸無重力粉體混合機混合單元的設計1,雙軸無,重力,混合,單元,設計 南昌航空大學科技學院學士學位論文1雙軸無重力粉體混合機混合單元的設計1 緒論混合可以使兩種或多種不同的物質(zhì)在彼此之中互相分散，從而達到均勻混合；也可以加速傳熱和傳質(zhì)過程。在工業(yè)生產(chǎn)中，混合操作時從化學工業(yè)開始的，圍繞食品、纖維、造紙、石油、水處理等，作為工藝過程的一部分而被廣泛應用。混合操作分為機械混合與氣流混合。氣流混合是利用氣體鼓泡通過液體層，對液體產(chǎn)生混合作用，或使氣泡群一密集狀態(tài)上升借所謂上升作用促進液體產(chǎn)生對流循環(huán)。與機械混合相比，僅氣泡的作用對液體進行的混合時比較弱的，對于幾千毫帕·秒以上的高粘度液體是難于使用的。但氣流混合無運動部件，所以在處理腐蝕性液體，高溫高壓條件下的反應液體的混合時比較便利的。在工業(yè)生產(chǎn)中，大多數(shù)的混合操作均系機械混合，以中、低壓立式鋼制容器的混合設備為主?；旌显O備主要由混合裝置、軸封和混合罐三大部分組成。1.1 混合設備在工業(yè)生產(chǎn)中的應用混合設備在工業(yè)生產(chǎn)中的應用范圍很廣，尤其是化學工業(yè)中，很多的化工生產(chǎn)都或多或少地應用著混合操作。混合設備在許多場合時作為反應器來應用的。例如在三大合成材料的生產(chǎn)中，混合設備作為反應器約占反應器總數(shù)的 99%。 ?；旌显O備的應用范圍之所以這樣廣泛，還因混合設備操作條件（如濃度、溫度、停留時間等）的可控范圍較廣，又能適應多樣化的生產(chǎn)?；旌显O備的作用如下：①使物料混合均勻；②使氣體在液相中很好的分散；③使固體粒子（如催化劑）在液相中均勻的懸??；④使不相溶的另一液相均勻懸浮或充分乳化；⑤強化相間的傳質(zhì)（如吸收等） ；⑥強化傳熱?；旌显O備在石油化工生產(chǎn)中被用于物料混合、溶解、傳熱、植被懸浮液、聚合反應、制備催化劑等。例如石油工業(yè)中，異種原油的混合調(diào)整和精制，汽油中添加四乙基鉛等添加物而進行混合使原料液或產(chǎn)品均勻化。化工生產(chǎn)中，制造苯乙烯、乙烯、高壓聚乙烯、聚丙烯、合成橡膠、苯胺燃料和油漆顏料等工藝過程，都裝備著各種型式的混合設備。1.2 混合物料的種類及特性混合物料的種類主要是指流體。在流體力學中，把流體分為牛頓型和非牛頓型。非牛頓型流體又分為賓漢塑性流體、假塑性流體和脹塑性流體。在混合設備中由于混合器的作用，而使流體運動。南昌航空大學科技學院學士學位論文22 混合罐結(jié)構(gòu)設計本課題的主要設計參數(shù)是：1、生產(chǎn)率：5 噸/時；2、裝機容量：11 千瓦；3、分批混合：500kg/批；4、產(chǎn)品質(zhì)量：混合均勻度變異系數(shù) cv≤5%；5、能耗：耗電≤5kWh/t；2.1 罐體的尺寸確定及結(jié)構(gòu)選型2.1.1 筒體及封頭型式選擇圓柱形筒體，采用標準橢圓形封頭2.1.2 確定內(nèi)筒體和封頭的直徑發(fā)酵罐類設備長徑比取值范圍是 1.7~2.5，綜合考慮罐體長徑比對混合功率、傳熱以及物料特性的影響選取 根據(jù)工藝要求，裝料系數(shù) ，罐體全/2.5iHD?0.7??容積 ，罐體公稱容積（操作時盛裝物料的容積） 。39Vm? 396gVm??初算筒體直徑 iiDH42??3??igiVD即 mi 6.1705.2143???圓整到公稱直徑系列，去 。封頭取與內(nèi)筒體相同內(nèi)經(jīng)，封頭直邊高度DN0?，mh022.1.3 確定內(nèi)筒體高度 H當 時，查《化工設備機械基礎》表 16-6 得封頭的容積mhDN40,172?30.4v?南昌航空大學科技學院學士學位論文3，取224(90.73).641iVvHmD?????3.7H?核算 與/i?，該值處于 之間，故合理。3.712.8i?1.7~25226.30.69' 444ggiVDHv?????該值接近 ，故也是合理的。0.72.1.4 選取夾套直徑表 1 夾套直徑與內(nèi)通體直徑的關(guān)系內(nèi)筒徑 ,iDm50~670~1820~3夾套 j i?iD?iD?由表 1，取 。1718ji m??夾套封頭也采用標準橢圓形，并與夾套筒體取相同直徑2.1.5 校核傳熱面積工藝要求傳熱面積為 ，查《化工設備機械基礎 》表 16-6 得內(nèi)筒體封頭表面積21m高筒體表面積為23.4,.7iA?21.379.5iD????總傳熱面積為 3.49.752.01A???故滿足工藝要求。2.2 內(nèi)筒體及夾套的壁厚計算2.2.1 選擇材料，確定設計壓力按照《鋼制壓力容器》 （ ）規(guī)定，決定選用 高合金鋼板，15098GB?0189CrNi該板材在 一下的許用應力由 《過程設備設計 》附表 查取， ，150C? D[]03tMPa??常溫屈服極限 。37sMPa??南昌航空大學科技學院學士學位論文4計算夾套內(nèi)壓介質(zhì)密度 310/kgm??液柱靜壓力 .703HMPa??最高壓力 max.5PM設計壓力 a1.?所以 0.37%0.275gHPa???故計算壓力 3.8cPgMP??內(nèi)筒體和底封頭既受內(nèi)壓作用又受外壓作用，按內(nèi)壓則取 ，按外壓則0.587cMPa?取 0.5cMa?2.2.2 夾套筒體和夾套封頭厚度計算夾套材料選擇 熱軋鋼板，其23QB?235,[]13tsMPaa???夾套筒體計算壁厚 j?2[]cjjtPD?????夾套采用雙面焊，局部探傷檢查，查《過程設備設計》表 4-3 得 0.85??則 0.5185.1723.j m?????查《過程設備設計》表 4-2 取鋼板厚度負偏差 ，對于不銹鋼，當介質(zhì)的10.8Cm?腐蝕性極微時，可取腐蝕裕量 ，對于碳鋼取腐蝕裕量 ，故內(nèi)筒體厚202?度附加量 ，夾套厚度附加量 。12.8aCm??1.b?根據(jù)鋼板規(guī)格，取夾套筒體名義厚度 。14njm??夾套封頭計算壁厚 為kj?0.585.162[]0.5213.0cjkjtPD???????取厚度附加量 ，確定取夾套封頭壁厚與夾套筒體壁厚相同。8Cm南昌航空大學科技學院學士學位論文52.2.3 內(nèi)筒體壁厚計算①按承受 內(nèi)壓計算0.587MPa焊縫系數(shù)同夾套，則內(nèi)筒體計算壁厚為： .1705.22[]238.cjtDm????????②按承受 外壓計算0.5Pa設內(nèi)筒體名義厚度 ，則 ，內(nèi)筒體外徑1n??10.82enaCm???。27.27.4oinD???內(nèi)筒體計算長度 。80(25)94.73jLHh??則 ， ，由《過程設備設計 》圖 4-6 查得 ，圖/1.oL/15.9oe?? 0.4A?4-9 查得 ，此時許用外壓 為：50BMPa[]P.2[]30.5174eoPMaD????不滿足強度要求，再假設 ，則 ，16nm??160.852naeCm????，205.2730.4oin????內(nèi)筒體計算長度 8(25)947jLHh??則 ，/1.7oLD/1.oe??查《過程設備設計》圖 4-6 得 ,圖 4-9 得 ，此時許用外壓為：0.6A60BMPa?605.2[]651734eoBPMPa????故取內(nèi)筒體壁厚 可以滿足強度要求。nm?考慮到加工制造方便，取封頭與夾套筒體等厚，即取封頭名義厚度 。16nkm??按內(nèi)壓計算肯定是滿足強度要求的，下面僅按封頭受外壓情況進行校核。封頭有效厚度 。由《過程設備設計》表 4-5 查得標準橢圓形封頭的形狀160.852e???系數(shù) ，則橢圓形封頭的當量球殼內(nèi)徑 ，計算9K10.971530iiRKD???南昌航空大學科技學院學士學位論文6系數(shù) A 15.20.125.043eiR????查《過程設備設計》圖 4-9 得 1BMPa.2[]09.5153eiBP??故封頭壁厚取 可以滿足穩(wěn)定性要求。6m2.2.4 水壓試驗校核①試驗壓力內(nèi)同試驗壓力取 0.1587.06TcPMPa???夾套實驗壓力?、趦?nèi)壓試驗校核內(nèi)筒筒體應力 ()0.687(15.2)4.622.TieiiPDPa????????夾套筒體應力 ().(.)1.81.05Tjejj M??而 0.9.1372.si MPa???5sj故內(nèi)筒體和夾套均滿足水壓試驗時的應力要求。③外壓實驗校核由前面的計算可知，當內(nèi)筒體厚度取 時，它的許用外壓為 ，小16m[]0.562PMa?于夾套 的水壓試驗壓力，故在做夾套的壓力實驗校核時，必須在內(nèi)筒體內(nèi)保0.6MPa持一定壓力，以使整個試驗過程中的任意時間內(nèi)，夾套和內(nèi)同的壓力差不超過允許壓差。2.3 入孔選型及開孔補強設計①入孔選型選擇回轉(zhuǎn)蓋帶頸法蘭入孔，標記為：入孔 PN2.5,DN450,HG/T 21518-2005,尺寸如下表所示: 南昌航空大學科技學院學士學位論文7密封面形式公稱壓力PN（MP）公稱直徑 DN wds?D1H2b突面（RF）4.04508145.6807357螺柱 螺母 螺柱1b2ABLod數(shù)量 直徑 長度?總質(zhì)量（ ）kg463751250420432165M24開孔補強設計最大的開孔為入孔，筒節(jié) ，厚度附加量 ，補強計算如下：16ntm??0.6Cm?開孔直徑 4502.45.d???圓形封頭因開孔削弱所需補強面積為： ()1ntrACf??入孔材料亦為不銹鋼 0Cr18Ni9，所以 1.0rf?所以 2.587040563213. m????有效補強區(qū)尺寸： 4.284.97nthd??5.9.Bdm?在有效補強區(qū)范圍內(nèi)，殼體承受內(nèi)壓所需設計厚度之外的多余金屬面積為： 1()2()(1)enterACf?????故 2)45..257436.d m???可見僅 就大于 ,故不需另行補強。1A最大開孔為入孔，而入孔不需另行補強，則其他接管均不需另行補強。南昌航空大學科技學院學士學位論文82.4 混合器的選型槳徑與罐內(nèi)徑之比叫槳徑罐徑比 ,渦輪式葉輪的 一般為 0.25~0.5，渦/dD/dD輪式為快速型，快速型混合器一般在 時設置多層混合器，且相鄰混合器間1.3H?距不小于葉輪直徑 d。適應的最高黏度為 左右。50Pas?混合器在圓形罐中心直立安裝時，渦輪式下層葉輪離罐底面的高度 C 一般為槳徑的1~1.5 倍。如果為了防止底部有沉降，也可將葉輪放置低些，如離底高度 ./10?最上層葉輪高度離液面至少要有 1.5d 的深度。符號說明——鍵槽的寬度b——混合器槳葉的寬度B——輪轂內(nèi)經(jīng)d——混合器槳葉連接螺栓孔徑0——混合器緊定螺釘孔徑1——輪轂外徑2d——混合器直徑JD——混合器圓盤的直徑1——混合器參考質(zhì)量G——輪轂高度1h——圓盤到輪轂底部的高度2——混合器葉片的長度L——弧葉圓盤渦輪混合器葉片的弧半徑R——混合器許用扭矩M()Nm?——輪轂內(nèi)經(jīng)與鍵槽深度之和t——混合器槳葉的厚度?南昌航空大學科技學院學士學位論文9——混合器圓盤的厚度1?工藝給定混合器為六彎葉圓盤渦輪混合器，其后掠角為 ，圓盤渦輪混合45o??器的通用尺寸為槳徑 :槳長 :槳寬 ，圓盤直徑一般取槳徑的 ，彎葉jdl20:54b?23的圓弧半徑可取槳徑的 。38查 HG-T 3796.1~12-2005,選取混合器參數(shù)如下表JDd21D1do?150810370M56由前面的計算可知液層深度 ，而 ，故 ，則2.45Hm?1.320im?1.3iHD?設置兩層混合器。為防止底部有沉淀，將底層葉輪放置低些，離底層高度為 ，425m上層葉輪高度離液面 的深度，即 。則兩個混合器間距為 ，該值2JD00大于也輪直徑，故符合要求。2.5 混合附件①擋板擋板一般是指長條形的豎向固定在罐底上板，主要是在湍流狀態(tài)時，為了消除罐中央的“圓柱狀回轉(zhuǎn)區(qū)”而增設的。罐內(nèi)徑為 ，選擇 塊豎式擋板，且沿罐170m4壁周圍均勻分布地直立安裝。南昌航空大學科技學院學士學位論文103 傳動裝置的設計3.1 減速器和電動機的選型條件(1) 機械效率，傳動化，功率，進出軸的許用扭距和相對位置。(2) 出軸旋轉(zhuǎn)方向是單項或雙向。(3) 混合軸軸向力的大小和方向。(4) 工作平穩(wěn)性，如震動和荷載變化情況。(5) 外形尺寸應滿足安裝及檢修要求。(6) 使用單位的維修能力。(7) 經(jīng)濟性。3.2 電動機與減速器的選擇混合設備的電動機通常選用普通異步電動機。澄清池混合機采用 YCT 系列滑差式電磁調(diào)速異步電動機，消化池混合機一般采用防爆異步電動機?；旌显O備的減速器應優(yōu)先選用標準減速器及專業(yè)生產(chǎn)廠產(chǎn)品，參考文獻[2]“標準減速器及產(chǎn)品”選用，其中一般選用機械效率較高的擺線針輪減速器或齒輪減速器：有防爆要求時一般不采用皮帶傳動：要求正反向傳動時一般不選用蝸輪傳動。電動機及減速機選用，見表 3-1南昌航空大學科技學院學士學位論文11表 3-1 電動機與減速器的選型名稱 符號 單位 第一檔 第二檔 第三檔混合器的轉(zhuǎn)速 n r/min 7.5 5.9 3.64混合功率 N KW 0.34 0.16 0.04電動機算功率N = 式A9.02121??kg?中k —工況系數(shù) 24h 連續(xù)運行為g1.2=擺線針輪減速機傳動效率1?=滾動軸承傳動效率2KW 0.46 0.22 0.05選用電動機的功率KW 0.8 0.4 0.4電動機同步轉(zhuǎn)速r/min 1500 1500 1500減速比 200 254 412選用減速器減速比187 289 385選用減速器輸出軸轉(zhuǎn)速r/min 8 5.2 3.9南昌航空大學科技學院學士學位論文123.3 聯(lián)軸器的選型根據(jù)機械設計手冊及混合機的類型選用凸緣聯(lián)軸器，由電機的尺寸選擇聯(lián)軸器軸徑 d=65mm， L 1=104mm，L 2 =42mm，許用扭轉(zhuǎn)為 850N.m，質(zhì)量為 17.97Kg，標記為：聯(lián)軸器 D65-ZG， 3.4 混合軸的設計及其結(jié)果驗證由上面所選聯(lián)軸器的類型初步確定混合軸小徑為：d 1=65mm下面來做軸徑的理論計算：由《過程裝備設計》查的公式：（3.1）421nNCd?式中 C2—按扭轉(zhuǎn)剛度計算系數(shù)，當扭轉(zhuǎn)角為 1 /m 時，C 2=91.50N—混合器的功率，單位 KWn—混合器的轉(zhuǎn)速，單位 r/min得：第一檔： md5.4183.05914??第二檔： d3.2.560914第三檔： md1.9.30914??經(jīng)上面計算所的結(jié)果可以看出 3 個軸徑的理論數(shù)值都小于 65mm，故軸的小徑選：d1=65mm3.5 軸與槳葉、聯(lián)軸器的連接3.5.1 連接形式槳式混合器與軸的連接，當采用槳葉一端煨成半個軸套，用螺栓將對開的軸套南昌航空大學科技學院學士學位論文13夾緊在混合軸上的結(jié)構(gòu)時 D≤600mm 時用一對螺栓鎖緊：D＞600mm 時用兩對螺栓鎖緊。這種連接結(jié)構(gòu)為傳遞扭距可靠起見，宜用一穿軸螺栓使混合器與軸固定。本設計由于軸選取 D≤600mm，故選用一對螺栓縮緊裝置。3.5.2 聯(lián)軸器與軸的連接當采用鍵和止動螺釘將混合器軸套固定在混合軸上的結(jié)構(gòu)時，鍵應按 GB1095-79《平鍵和鍵槽的剖面尺寸》選取?；旌掀鬏S套外勁 D 宜為軸徑 D 的 1.6-2 倍。軸套長度應略大于軸套處槳葉寬度在軸線上的投影長度，但不小于 D1。由上面設計知：d 1=65mm，再由文獻[4]查得，選取鍵為圓鍵，長度為 85mm，寬度為 18mm，厚度為 14mm。3.6 軸承的設計與校核3.6.1 混合軸受力模型選擇與軸長的計算軸長： (475120)645370496Lm????23m33.6.2 按扭轉(zhuǎn)變形計算計算混合軸的軸徑44ax1)(][OnNGMd???軸的許用扭轉(zhuǎn)角，對單跨軸有 ；mo/7.0][??南昌航空大學科技學院學士學位論文14混合軸傳遞的最大扭矩 maxnMNnPM1max953??m?上式中 , ，帶傳動 取 ，kNP5.18?i/20rn.0MPaG41028.7??所以 n ??5.763.189.3maxmd.402.74.154??根據(jù)前面附件的選型。取 d8根據(jù)軸徑 計算軸的扭轉(zhuǎn)角 ?54max10)(5836???onNGdM?o/所以 ][/15.082.7.34???mo3.6.3 根據(jù)臨界轉(zhuǎn)速核算混合軸軸徑剛性軸（不包括帶錨式和框式混合器的剛性軸）的有效質(zhì)量等于軸自身的質(zhì)量加上軸附帶的液體質(zhì)量。對單跨軸92210])1([4???????osLeNdmkg所以 kg9.10]185.7[46803????圓盤（混合器及附件）有效質(zhì)量的計算剛性混合軸（不包括帶錨式和框式混合器的剛性軸）的圓盤有效質(zhì)量等于圓盤自身重量叫上混合器附帶的液體質(zhì)量9210cos4????????iikiiiehDmJ kg上式中：——第 個混合器的附加質(zhì)量系數(shù)，查 表 3.3.4—1kii 942056/?THG——第 個混合器直徑，Ji mJi50?——第 個混合器葉片寬度，ihB1葉片傾角 ，圓盤質(zhì)量oi45??kgi9.4所以 kgmie o02.1905cs03.9132 ??????南昌航空大學科技學院學士學位論文15作用集中質(zhì)量的單跨軸一階臨界轉(zhuǎn)速的計算（1）兩端簡支的等直徑單跨軸，軸的有效質(zhì)量 在中點 處的相當質(zhì)量為：LemSkgmWLe09.7.1357???第 個圓盤有效質(zhì)量 在中點 處的相當質(zhì)量為：iieSiiiiK22)(16?k所以 20.97(1.)9.0.6kg????2517W在 點處的相當質(zhì)量為：S21sii???所以 97.0(.61.70)8.5s??臨界轉(zhuǎn)速為：423()458.okLsENndW??/minr南昌航空大學科技學院學士學位論文16所以32190458.9408.5/min8.56kn r????（2）一端固定另一端簡支的等直徑單跨軸，軸的有效質(zhì)量 在中點 處的相當質(zhì)LeS量為： 1519.85.673LeWmkg???第 個圓盤有效質(zhì)量 在中點 處的相當質(zhì)量為：iieS3264()47iiiiKm?k所以 3210.97(1.)(40.97)1.20.43kg?????2559W在 點處總的相當質(zhì)量為：S21sii???所以 85.67(0.431.9)0kg??臨界轉(zhuǎn)速為：423()93.okLENndWs???/minr所以 321906.768.75/i4kLr??（3）單跨混合軸傳動側(cè)支點的夾持系數(shù) 的選取2K傳動側(cè)軸承支點型式一般情況是介于簡支和固支之間，其程度用系數(shù) 表示。采用2K剛性聯(lián)軸節(jié)時， ,取 。20.4~6K?20.4?+kn?固 簡 k簡（ 1-） n/minr所以 638.75(.)8.536./minr????根據(jù)混合軸的抗震條件：當混合介質(zhì)為液體—液體，混合器為葉片式混合器及混合軸為剛性軸時， 且0.kn?(.4~0.)k?南昌航空大學科技學院學士學位論文1720.456.kn?所以滿足該條件。3.6.4 按強度計算混合軸的軸徑受強度控制的軸徑 按下式求得：2d32417.[]()teoMdN???m式中： ——軸上扭矩和彎矩同時作用時的當量扭矩te2tn??N?——軸材料的許用剪應力[]?6037.51bMPa?軸上扭矩 按下式求得：nM295N??m?——包括傳動側(cè)軸承在內(nèi)的傳動裝置效率，按 附錄 D 選取，2 /205694HGT?則 20.958.09.745????所以 37418nMNm?軸上彎矩總和 應按下式求得：RA??Nm?（1） 徑向力引起的軸上彎矩 的計算RM對于單跨軸，徑向力引起的軸上彎矩 可以近似的按下式計算：()()1010hiieeRFLLM????Nm?第 個混合器的流體徑向力 應按下式求得 ：i hiF南昌航空大學科技學院學士學位論文183108nqihi JiMFKD??N式中： ——流體徑向力系數(shù)，按照附錄 C. 2 有1110.1.0.nbeiK????????——第 個混合器功率產(chǎn)生的扭矩qiMi953niiPNm?——第 個混合器的設計功率，按附錄 C. 3 有qi5sJiqiD???kW兩個混合器為同種類型， ，則18.5sNPkW??129.5qPkW?所以 12401.6nqMm??所以312.. 8.95hF??（2） 混合軸與各層圓盤的組合質(zhì)量按下式求得。對于單跨軸：1mWLii???kg——單跨軸 段軸的質(zhì)量29()104LosdN?????所以 3980467.8517.3mkg????故 17.3.92Wkg??（3）混合軸與各層圓盤組合質(zhì)量偏心引起的離心力 按下式求得。eF對于單跨軸：南昌航空大學科技學院學士學位論文192 521[]]09()eWkFmne??????????N上式中，對剛性軸 的初值取2()kn.5——許用偏心距（組合件重心處） ，[]e []9./eGn?m——平衡精度等級， 。一般取G/ms6.3s所以 []9.563/20.7e???則 2 517.1.[]09.3.eF N????（4）混合軸與各層圓盤組合重心離軸承的距離 按下式計算。eL對于單跨軸： 12miLieWL????所以4964.9371.7.3281.520e m????而 ()()101hiieeRFLLM??N?38.9546378.9546371)59.0(46281.5)03.29Nm?????????（5）由軸向推力引起作用于軸上的彎矩 的計算。AM的粗略計算：A當 或軸上任一混合器 時，取 2pMPa?0i??0.2APa?Nm?故 0.13.520.74ANm???所以 RA?所以 22298.1.461.3ten Nm????南昌航空大學科技學院學士學位論文20所以 3261.27.4.5dm???前面計算中取軸徑為 ，故強度符合要求。803.6.5 按軸封處（或軸上任意點處處）允許徑向位移驗算軸徑因軸承徑向游隙 、 所引起軸上任意點離圖中軸承距離 處的位移。S? x對于單跨軸：1()2xSxL???????m軸承徑向游隙按照附錄 C．1 選取，因此傳動側(cè)軸承游隙 （傳動側(cè)軸承為滾動軸承）0.3??單跨軸末端軸承游隙 （該側(cè)軸承為滑動軸承）7S當 時，求得的 即為軸封處的總位移，oxl?x?1247503Hm??所以 ..735( )0.14964x m????由流體徑向作用力 所引起軸上任意點離圖中軸承距離 處的位移。hiFx對于單跨軸：兩端簡支的單跨軸且 , 135oxlL??2x南昌航空大學科技學院學士學位論文2122()[()]6hiiiixLFxxEIL??????而4448096LdI m???所以 2233.5(71)35471352[2()()]2096496x??????8944696?= 0...18??一端固支另一端簡支的單跨軸： 3 332 32[()()3(1)2]|(1)62 6ihi hixLLi i i LiF FxLx xxEI EI? ?? ?????????代入已知數(shù)據(jù)可得 21.08.431.0.460.5x m???由混合軸與各層圓盤（混合器及附件）組合質(zhì)量偏心引起的離心力在軸上任意點離圖中軸承距離 處產(chǎn)生的位移 按下式計算 x3x?32[]()1XxkeKn???m對兩端簡支單跨軸： 32(1)(1)13|()ee exLeXe eLxK?? ???? ????? ?? ?代入已知數(shù)據(jù)可得 1.746XK?所以 320.709554()x m????對一端固支一端簡支單跨軸：南昌航空大學科技學院學士學位論文222333312(1)()()|(1)9exLeee eXxLxK ?????????代入已知數(shù)據(jù)可得： 6.240XK?所以 320.735154()Xm????一般單跨軸傳動側(cè)支點的夾持系數(shù) 介于簡支和固支之間，此時 值應取式和式之2 2?中間值，查附錄 C．4 取 20.6K?查附錄 C．5 得222(1)?????固 簡 簡 m所以 0.3.60318.60248m???322()K固 簡 簡所以 .51.95.5????總位移及其校核對于剛性軸：123XX????m所以 0.4.08.1540.29m??驗算應滿足下列條件：[]X??軸封處允許徑向位移 按下式計算：()[]oxl??()3[]0.1oxlKd??m——徑向位移系數(shù)，按附錄 C．6．1 選取3 30.K?所以 ()[].80.2xlo???則滿足 X?南昌航空大學科技學院學士學位論文233.6.6 軸徑的最后確定由以上分析可得，混合軸軸徑 滿足臨界轉(zhuǎn)速和強度要求，故確定軸徑為d。80m混合軸軸封的選擇機械密封是一種功耗小、泄漏率低、密封性能可靠、使用壽命長的旋轉(zhuǎn)軸密封。與填料密封相比，機械密封的泄漏率大約為填料密封的 ，功率消耗約為填料密封1%的 。故采用機械密封。30%南昌航空大學科技學院學士學位論文244 支撐裝置設計4.1 混合機的支承部分4.1.1 機座立式混合機設有機座，在機座上要考慮留有容納聯(lián)軸器，軸封裝置和上軸承等不見的空間，以及安裝操作所需的位置。 機座形式分為不帶支承的 J-A 型和帶中間支承的 J-B 型以及 JXLD 型擺線針輪減速器支架，由文獻[3]中的 2.8 用立式減速器的減速器機座的系列選用，當不能滿足設計要求時參考該系列尺寸自行設計。由于混合軸軸向力不大，聯(lián)軸器為夾殼式故選用 J—A 型機座，由于減速器軸徑為 65mm，故選用 J—A—65該機座結(jié)構(gòu)如圖 4-1 所示如圖 4-1 上軸承支承裝置4.1.2 軸承裝置上軸承：設在混合機機座內(nèi)。當混合機軸向力較小時，可不設上軸承，(如 J-A型機座)，但應驗算減速機軸承承受混合軸向力的能力。當混合機軸向力較大時，須設上軸承：若減速機軸與混合軸采用剛性連接，可在機座中設一個上軸承，以承擔混合機軸向立和部分勁向力，如圖(5-2)所示：若減速機軸用非剛性連接，可在機座中設兩個軸承。當混合的軸向力很大時，減速機軸與混合軸應用采用非剛性連接，南昌航空大學科技學院學士學位論文25應在機座中設兩個上軸承或在機座中設一個上軸承并在容器內(nèi)或填料箱中再設支承裝置。軸承蓋處的密封，一般上端用毛圈，下端采用橡膠油封。4.2 下支撐座的設計4.2.1 軸承的選型底軸承：設在容器底部，起輔助支承作用，只承受勁向荷載。軸襯和軸套一般是整體式，安裝時先將軸承座對中，然后將支架焊于罐體上或?qū)⑤S承固定于池中預埋件上。底軸承分以下兩種：1. 罐裝底軸承：罐用底軸承用于容藥混合中，需加壓力清水潤滑，不能空罐運轉(zhuǎn)，其結(jié)構(gòu)為滑動軸承形式。(1) 適用于大直徑容器的三足式底軸承，如圖 4-2 所示，圖 4-2 三足底軸承(2) 可折式底軸承可分為焊接式與鑄造式兩類。此種結(jié)構(gòu)形式可不拆混合軸即能將底軸拆下?？刹鹗降纵S承尺寸和零件材料。2. 下底軸承：用于混合池或反應池中。其結(jié)構(gòu)形式分為滾動軸承座和滑動軸承兩種：(1) 滾動軸承座：在滾動軸承內(nèi)和滾動軸承座空間須填潤滑脂。滾動軸承必須嚴格密封，以防止泥沙和易沉物質(zhì)的磨損。(2) 滑動軸承座：這種軸承必須注壓力清水進行沖刷和潤滑，在混合機起動前應先接通清水，水量不超過 1L/min?；瑒虞S承材料：滑動軸承中軸襯和護套的材料應選擇兩中不會膠合的材料。橡南昌航空大學科技學院學士學位論文26膠軸承內(nèi)環(huán)工作面與軸的間隙可取 0.05-0.2mm。在內(nèi)環(huán)工作面應軸向均布 6-8 條梯形截面槽，尖角圓滑過渡。4.2.2 支撐套的設計根據(jù)上面所選軸承知，支撐套的材料應選 45#鋼，且軸承套的內(nèi)徑為軸承的外徑。查國標一般選 20mm 的板厚作為支撐套的原材料，該圖形設計由上面選擇的軸承座的類型根據(jù)文獻[3]選 GPF-80 型，如圖 5-3 所示：圖 4-3 下滑動軸承機座南昌航空大學科技學院學士學位論文275 軸的密封5.1 密封裝置的類型用于機械混合反應器的軸封主要有兩種：填料密封和機械密封。軸封的目的是避免介質(zhì)通過轉(zhuǎn)軸從混合容器內(nèi)泄漏或外部雜質(zhì)滲入混合容器內(nèi)。5.2 軸的密封選擇填料密封結(jié)構(gòu)簡單、制造容易，適用于非腐蝕性和弱腐蝕性介質(zhì)、密封要求不高、并允許定期維護的混合設備。1．填料密封的結(jié)構(gòu)及工作原理填料密封的結(jié)構(gòu)由：底環(huán)、本體、油環(huán)、填料、螺柱、壓蓋及油杯等組成。在壓蓋的壓力作用下，裝在混合軸與填料箱本體之間的填料，對混合軸表面產(chǎn)生徑向壓緊力。由于填料中含有潤滑劑，因此，在對混合軸產(chǎn)生徑向壓緊力的同時，使混合軸得到潤滑，而且阻止設備內(nèi)流體的逸出或外部流體的滲入，達到密封目的。2．填料密封的選用根據(jù)填料的性能選用：當密封要求不高時，選用一般石棉或油浸石棉填料，當密封要求高時，選用膨體聚四氟乙烯、柔性石墨等填料。各種填料材料的性能不同，按表選用。填料名稱 介質(zhì)極限溫度 oC 介質(zhì)極限壓力 Mpa 線速度 m/s 適用條件油浸石棉填料 450 6 -蒸汽、空氣、工業(yè)用水、重質(zhì)石油產(chǎn)品、弱酸性等聚四氟乙烯纖維編結(jié)填料 250 30 2強酸、強堿、有機溶劑聚四氟乙烯石棉盤根 260 25 1酸堿、強腐蝕性溶液、化學試劑等石棉線或石棉線與尼龍線浸漬聚四氟乙烯填料300 30 2 弱酸、強堿、各種有機溶劑等柔性石墨填料 250-300 20 2 醋酸、硼酸、檸檬 酸鹽酸等酸類膨體聚四氟乙烯石墨盤根 250 4 2強酸、強堿、有機溶液南昌航空大學科技學院學士學位論文28因為在水處理中對密封要求不高，只要能夠阻止設備內(nèi)流體的逸出或外部流體的滲入，達到密封目的即可。根據(jù)以上的填料密封的介紹，本課題的密封裝置選用：油浸石棉填料填料密封。5.3 封口錐結(jié)構(gòu)選型與計算符號說明——軸向力系數(shù)；A——封口錐的連接系數(shù)；B——內(nèi)筒體厚度附加量， ；aCm——夾套厚度附加量， ；b——容器內(nèi)徑， ；1D——夾套內(nèi)徑， ；2m——夾套封頭與容器封頭的連接園直徑， ；1d m——容器外壁至夾套壁中面的距離oe210.5[()(2)]DS???——封口錐連接的強度系數(shù)；14~f——與封口錐相接的夾套加強區(qū)的實際長度，或連接封口錐與夾套Rl的第一道環(huán)焊縫至折邊錐體切線的距離， ； m——工作或試驗條件下容器內(nèi)的設計壓力， ；1p MPa——工作或試驗條件下夾套或通道內(nèi)的設計壓力， ；2——夾套或通道的許用內(nèi)壓力， ；[]——容器筒體的實際壁厚， ；1SPa——夾套筒體、封口錐或通道的實際壁厚， ；2 MPa——夾套筒體、封口錐或通道的計算厚度， ；R——容器殼體與夾套殼體的間距系數(shù)；?南昌航空大學科技學院學士學位論文29——容器殼體與夾套殼體強度比系數(shù)；?——封口錐連接長度系數(shù)；?——封口錐相對有效承載長度系數(shù)；?——封口錐過渡區(qū)轉(zhuǎn)角內(nèi)半徑系數(shù)；?——設計溫度下容器殼體材料的許用應力， ；1[]? MPa——設計溫度下夾套殼體或通道材料的許用應力， ；2——計算的焊縫系數(shù)；1~R?——夾套筒體的縱焊縫系數(shù)；2P——容器筒體的環(huán)焊縫系數(shù)；1?——夾套筒體的縱焊縫系數(shù)；2?選擇（a）型結(jié)構(gòu)a.軸向力系數(shù) A21Dd??式中： ，1200.4ND??(50)dNm?即 ，取1572d所以280.895A????輔助系數(shù) 、 、 、 、 、 、(????1R?2?)南昌航空大學科技學院學士學位論文30容器殼體與夾套殼體的間距系數(shù) ?2()oeDSC???上式中： 210.5[()(2)]0.5[(184)(70216)]4oSDm???????所以 41.898(.)???因所選封口錐結(jié)構(gòu)為（a）型，故封口錐過渡區(qū)轉(zhuǎn)角內(nèi)半徑系數(shù) 。0??封口錐連接長度系數(shù) ，對于 有?45o??20.4520.89.???????容器殼體于夾套殼體強度比系數(shù) ?11112122[]()() (). 2[]()[]aaaabbSCDSpDPDSCSC????? ?? ???? ?? ?103(6.8)170(6.8)0.5871(0.587.)10.5123(6.)23(6424? ????? ?? ????? ?.2計算的焊縫系數(shù) 、1R?210.85R???2封口錐相對有效承載長度系數(shù) ?R12+mins4cos?????????????；所以 0.89.ii5?封口錐的連接系數(shù) B2123min(;)bSCBXD???式中：南昌航空大學科技學院學士學位論文31121 1cos()4sRXf???????對于 ，||??????min;f??所以 1.09f則 1cos451.7(0.491.)2.8.28csoX?????2Rf??20.61.30.7.6o????對于 ，o?2()1()5.31.89oz??2.75.504f???所以 .40.3.4X??123 4()cosRff?????，30f??4f?所以 1.7.2()15.07909cos4X???則 1.8.B???封口錐的許用內(nèi)應力 222[]()bpSCBpDA?????所以 213(4.8)09.45[] 0.6390MPa????封口錐壁厚應等于或大于與其相連接的夾套筒體壁厚，故取封口錐壁厚為 。14m南昌航空大學科技學院學士學位論文32總 結(jié)兩個多月的畢業(yè)設計在忙碌中就快要結(jié)束了,在這兩個多月的時間里,在畢業(yè)設計之余還要兼顧找工作,因此,在這段時間里我覺得生活非常的充實.不但在畢業(yè)設計中鞏固了以前的知識,而且在人生道路上學到在校園學不到的社會交際.畢業(yè)設計是大學四年所學知識的一個考察,它兼顧了四年中所學的基礎和專業(yè)知識,因此不同于以前的課程設計,畢業(yè)設計是課程設計一個質(zhì)的飛越.認識到這點,我對待畢業(yè)設計的態(tài)度也不敢懶散,一直抱以認真謹慎的學習態(tài)度.在接到畢業(yè)設計課題后首先要做的就是搜集各方面的資料，以前的課程設計都是老師給出的，不用自己去煩惱。但是畢業(yè)設計就不同了，它是一個綜合設計，很多資料，數(shù)據(jù)都需要自己通過各種途徑搜集得到。雖然畢業(yè)設計內(nèi)容繁多，過程繁瑣但我的收獲卻更加豐富。提高是有限的但提高也是全面的，正是這一次設計讓我積累了無數(shù)實際經(jīng)驗，使我的頭腦更好的被知識武裝了起來，也必然會讓我在未來的工作學習中表現(xiàn)出更高的應變能力，更強的溝通力和理解力。順利如期的完成本次畢業(yè)設計是我最大的動力，讓我了解專業(yè)知識的同時也對本專業(yè)的發(fā)展前景充滿信心。在本次設計中，要用到許多基礎理論，由于有些知識已經(jīng)遺忘，這使我們要重新溫習知識，因此設計之前就對大學里面所涉及到的有關(guān)該課題的課程認真的復習了一遍，開始對本課題的設計任務有了大致的了解，并也有了設計的感覺。同時，由于設計的需要，要查閱并收集大量關(guān)于機械制造方面的文獻，進而對這些文獻進行分析和總結(jié)，這些都提高了我們對于專業(yè)知識的綜合運用能力和分析解決實際問題的能力。通過本次設計還使我更深切地感受到了團隊的力量，在與同學們的討論中發(fā)現(xiàn)問題并及時解決問題，這些使我們相互之間的溝通協(xié)調(diào)能力得到了提高，團隊合作精神也得到了增強?？梢哉f，畢業(yè)設計體現(xiàn)了我們大學四年所學的大部分知識，也檢驗了我們的綜合素質(zhì)和實際能力。南昌航空大學科技學院學士學位論文33參考文獻[1] 李慶華主編. 材料力學 （第二版）.成都：西南交通大學出版社，2002[2] 成大先主編. 機械設計手冊 （第四版）.北京：化學工業(yè)出版社，2002[3] 朱孝錄主編. 機械傳動裝置選用手冊 .北京：機械工業(yè)出版社，1999[4] 何鳴新、錢可強主編. 機械制圖 （第四版）.北京：高等教育出版社，2001[5] 陳秀寧主編. 機械設計基礎 （第二版）.杭州：浙江大學出版社，1999[6] 唐金松主編. 簡明機械設計手冊.上海：上海科學技術(shù)出版社，1992[7] 何鏡民主編. 公差配合使用指南.北京：機械工業(yè)出版社，1990[8] 唐保寧、高學滿主編. 機械設計與制造簡明手冊.上海：同濟大學出版社，1993[9] 甘永立主編. 幾何量公差與檢測. 上海：上?？茖W技術(shù)出版社，2005[10] 方昆凡主編 . 公差與配合技術(shù)手冊.北京：北京出版社，1999[11] 張祖立，機械設計，中國農(nóng)業(yè)出版社，2004.8。[12] 哈爾濱工業(yè)大學，李益民，機械制造工藝設計簡明手冊，機械工業(yè)出版社，2008。[13].化工輕工設備機械基礎.成都：科技大學出版社，1988 年[14].過程裝備控制技術(shù)及應用.北京：化學工業(yè)出版社.2001 年[15] 璞良貴，紀名剛主編.機械設計.第七版.北京：高等教育出版社，2001[16] 金國淼等.攪拌設備(化工設備設計全書). 北京： 化學工業(yè)出版社，2002[17] 徐灝主編，機械設計手冊.北京：機械工業(yè)出版社，1995.12[18] 李克永.化工機械手冊. 天津: 天津大學出版社，1991.5[19] Bd.H.Ernst．Die Hebezeuge，1999[20] Lawrence S. 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