搅拌反应釜课程设计指导书(编辑修改稿)

搅拌反应釜课程设计指导书(编辑修改稿)内容摘要：

（ 2） 搅拌轴的结构 常用实心或空心 直轴， 其结构型式根据轴 上 安装的搅拌器类型、支 承 的结构和数量、以及 与 联轴器的连接要求 而 定，还要考虑腐蚀等因素的影响。 连接桨式和 框 式搅拌器的轴头较简单， 因 用螺栓对夹，所以用光轴即可；连 接推进式和涡轮式搅拌器的轴头需车削台肩，开键槽，轴端还要车螺纹，如图 2— 9所示。 较长的搅拌 轴， 为加 工 和安装方便，常分段制造后再用联轴器连接起来。 安装搅拌器的部分称为搅拌轴或 下 轴，与减速机输出轴相连的轴通常称为传动轴或 上 轴。 与联轴器 配合的轴头结构，按联 轴 器的要求而定。 常用联 轴 器的型式 及 尺寸见 有关机械设计手册或本书附录部分。 （ 3） 搅拌轴 的 强度 计算 通常搅拌轴强度计算 与 轴结构设计同时进行，边画图、边计算、边修改。 对搅拌轴来说，它承受扭转和弯曲联合作用，但是以扭转为主，所以工程应用中常用近似的方法进行搅拌轴的 强度计算。 这种方法假定轴只承受扭矩作用，然后用增加安全系数也降低材料的许用应力的方法弥补由于忽略弯曲作用而引起的误差。 轴承受扭转时的强度条件是 ：    m a x 26tTW 　 　 　 　 　 　 　 　 　 － 式中 max ─ 截面上的最大剪应力， MPa； T ─轴传递的扭矩， Nmm ； tW ─抗扭截面模量， 3mm  ─ 降低后的扭转许用剪应力， MPa。 其数值可参考下表： 13 表 2－ 5 几种材料的  值 材料 Q235－ A 35 45 40Cr（调质） 1Cr18Ni9Ti  12～ 20 20～ 30 30～ 40 40～ 52 15～ 25 而    9 5 5 0 2 7NT N mn　 　 　 　 　 　 　 　 　 对实心轴  3 2 816t dWd 　 　 　 　 　 　 　 　 　 － 故搅拌轴直径 d为：    3 9550 290 .2 Pd n 　 　 　 　 　 　 　 　 （ 4）搅拌轴的刚度计算 对于受扭转的圆轴来说， 除了需要满足强度条件外，有时还需满足刚度方面的要求，否则将不能正常地工作。 例如机器中的轴受扭时若产生过大的变形，就会影响机器的精密度，或者使机器在运转中产生较大的振动。 因此，对某些轴的扭转变形也要加以一定的限制，通常要求轴在单位长度上的扭转角不能超过某一规定的许用值。 圆轴扭转的刚度条件就是限制轴在单位长度上的扭转角  不得超过规定的许用值  ，即  m a xm a x 180pTGI   （ 210） 式中，  ─ 单位长度许用扭转角，根据载荷性质和工作条件等因素决定，可从有关规范和手册中查到。 一般情况下，取： 精密机器的轴  =（ 176。 ～ 176。 ） /m 一般传动轴  =（ 176。 ～ 176。 ） /m 较低精度的轴  =（ 2176。 ～ 4176。 ） /m 则由刚度条件得：  m ax4 32 180Td G   （ 211） 最后， 取强度计算和刚度计算的大值作为轴的直径，并 把确定的直径尺寸按表 2－ 6圆整到搅拌轴的标准直径系列。 14 表 2－ 6 搅拌轴的标准直径系列 轴颈 装滚动轴承：末位数为 0或 5 装滑动轴承： 20， 22， 25， 28， 30， 35， 38， 40，递增 5→ 110 轴头 装夹壳联轴器、搅 拌器、填料箱： 20， 40， 50， 65， 80， 95， 110 （ 5） 搅拌轴的支承 一 般搅拌轴可 以 靠减速器内的一对轴承支承。 当搅拌轴较长时，轴的刚度 条件变坏。 为保证搅拌轴悬臂稳定 性 ，轴的悬臂 长 L轴径 d和 两轴承间距 B(见图 （ 2－ 10)应满足 下 列关系：  11/ 4 5 / 4 0 5 0 2 1 2L B L d； 　 　 　 　 　 　 　 　 － 若 轴封处能起支 承 作用，式 (2— 12)中 B 算至轴封处，当 d 的 裕量 较大 和 轴转速较低时 ， L1／ B及 L1／ d 取偏大 值 ，否则取偏小值。 当不满足式 (2— 12)要求时，可增大 d、 B，或增设 中 间轴承或底轴承 (图 2— 11)。 但因釜内轴承工作条件差、检修也困难，因此 一 般条件下不主张在釜内设置轴承。 反应釜的传动装置 反 应 釜的搅拌器是 由 传动装置来带动。 传动装置通常设置 在 釜 顶 封 头的 上 部。 如 图 2— 12所示。 反应釜传动装 置 的设计内容一般包括：电机、减速机的选型；选择联轴器；选用和设计机架 和 底座等。 常用电机及其连接尺寸 15 搅拌设备选用电动机的问题 ，主 要是确定系列、功率、转速以及安装形式 和 防爆要求等 几 项内容。 最 常用的为 Y 系列全封闭 自扇 冷式三相 异 步电动机；当有防爆要求时， 可 选用 YB系列。 Y 系列三相异步电动机主要技术数据见附 录部分。 釜用减速机类型、标准及 其 选用 反应釜用的立式减速机，主要的类型有谐波减速机、摆线针轮行星减速机、二级齿轮减速机和 v带传动减速 机 ，它们大多有标准。 此外还有蜗杆传动减速机，因它的传动效率低，只能单向传动等缺点，逐渐被摆线针轮行星减速机代替。 四种标准减速机的功率、转速、范围、类型代号、 特 性参数见表 2— 7。 减速机的基本特性见表 2— 8。 表 2－ 7 标准减速机的功率、转速范围、类型代号及特性参数 序号 标准号 减速机类型 转速范围 r/min 电机功率 范围 KW 类型代号 特性参数 1 2 3 4 HG5－ 744－ 78 HG5－ 745－ 78 HG5－ 746－ 78 HG5－ 747－ 78 谐波减速机 摆线针轮行星减速机 二级齿轮减速机 V带传动减速机 4～ 16 16～ 160 125～ 250 320～ 500 ～ 13 ～ 30 ～ 30 ～ XB BLD LC P 柔轮分度圆直径 电机功率、机型号、减速比 中心距 三角皮带型号及根数 表 2－ 8 釜用立式减速机的基本特性 特性 减 速 机 类 型 摆线针轮行星减速机 二级齿轮减速机 三角皮 带减速机 谐波减速机 减速比范围 输出轴转速范围， r/min 功率范围， KW 效率 87～ 9 16～ 160 ～ 30 ≥ ～ 125～ 250 ～ 30 ≥ ～ 320～ 500 ～ 359～ 90 4～ 16 ～ 13 标定符号 BLD 型号代号－机型号－减速比－轴头型式 LC 中心距－顺序号，输出轴结构Ⅰ或Ⅱ P三角皮带型号、三角皮带根数－顺序号 XB 分度圆公称直径－顺序号 标准图号 HG5－ 745－ 78 HG5－ 746－ 78 HG5－ 747－ 78 HG5－ 744－ 78 釜用减速机的选 择 往往通过类比方法进行，计算分析所得数据可作选型参考。 选择前一般 已 知的条件是：搅拌所需转速及搅拌轴功率 （ 或所配 电 机功率 )和工况的 特 殊要求等。 在 无使用经验条件下，可参 考表 2— 9 进 行 初 选，然后 再 根据现场条件类比确定。 减速机的选择必须根据 工 作要求、搅拌轴是否连续运转、经济性和使用厂的维修能力等几方面进行综合考虑，并应参照以下原则 ： (1)首先根据反应釜搅拌传动所需要的电机功率、搅拌轴转速 (即减速机输出 轴 转速 )， 然后再根据其他具体条件综合考虑，类比确定 较适用的减速机。 (2)考虑的其他具体条件有：对减速机有无防爆要求；是 单 向还是双向传动；是连续还是间歇传动等，同时还要考虑维修条件对减速机空间位置的要求。 (3)当选 择 减速机后得到的输出转速与搅拌转速不完全一致时 ， 在保证搅拌功率的条件下 ， 可允许选择转速比要求转速稍低一些， 但 不能偏 高 ，以免增大所需搅拌功 率。 16 17 例如：已知一 立 式反应釜，其搅拌 轴 转速为 n＝ 100r／ min，功率为 P＝ ，试对减速机进行选型。 解：据已知条件，确定该搅拌的公称输出轴转速为 n＝ 100r／ min，配电机功率为 P＝， 查 表 2— 9，可选 BLD 摆线针轮行 星 减速机，其型号尺寸从 HG5－ 746— 78标准 中 查得为 ALC l00— 71。 凸缘法兰 凸缘法兰一般焊接于搅拌容器封头上，用于连接搅拌传动装置，也可兼作安装、维修、检查用孔。 凸缘法兰分整体和衬里两种结构型式，密封面分突面（ R）和凹面 （ M）两种。 其中 R型突面凸缘法兰见附图 4， M型凹面凸缘法兰见附图 5，尺寸见附表 6。 凸缘法兰结构详图见附图 6。 安装底盖 安装底盖采用螺等紧固件，上与机架连接，下与凸缘法兰连接（见图 2－ 13），是整个搅拌传动装置与容器连接 的主要连接件。 安装底盖的常用型式为 RS和 LRS 型（见附图 7），其他结构（整体或衬里）、密封面形式（突面或凹面）以及传动轴的安装形式（上装或下装），按 HG21565－ 95选取。 安装底盖的公称直径与凸缘法兰相同。 形式选取时应注意与凸缘法兰的密封面配合（突面配突面，凸面配凸面）。 安装底盖的主要尺寸见附表 7和附表 8。 机架 机 架 是安放减速 机 用的，它 与 减速机底座尺寸应匹配。 V 带减速机自带机架，选用其他 类型标准釜用减速机按标准选配机架。 标准机架有三种。 （ 1） 无支点机架 常用的无支点机架见附图 8， 其主要尺 寸 见附表 9。 无支点机架的选用条件： ① 电动机或减速机具备两个支点，并经核算确认轴承能够承受由搅拌抽传递而带来的18 径向和轴向载荷者； ② 电动机或减速机有一个支点，但釜内没有底轴承、中间轴承或 轴 封本体设有可以作为支点的轴承，上 下 组成一对 轴 支 承 者。 无支点机架 一 般仅适用于传递小功率和小的轴向载荷的条件。 减速器输出轴联 轴 器形式为夹壳式联轴器或刚性 凸 缘联轴器。 （ 2） 单支 点 机架 标淮的单支点机架见附图 9，其主要尺寸见附表 10。 单支点机架的选用条件： ① 电动机或减速机有一个支点，经核算可承受搅拌轴的载荷； ② 搅拌容器内设置 底轴承，作为一个支点； ③ 轴 封本体设有可以作为支点的轴承； ④ 在搅拌容器内、轴中部设有导向轴承，可以作为一个支点者。 当按上述条件选用单支点机架时，减速器输出轴与搅拌器之间采用弹性联轴器连接；当不具备上述条件而选用单支点机架时，减速器输出 轴 与搅拌器之间采用刚性联轴器连接。 （ 3） 双支点机架 在不 宜 采用单支点机 架 或无支点机架时，可选用双支点机架，但减速器输出轴与搅拌器之间必须采用弹件联 轴 器连接。 标准的双支点机架见附图 10，其 主 要尺寸见附表 11。 选用双支点机架时必须考虑由于机架内有两个支承点的 关系，机架高度相应增大。 联轴器 电机或减速机输出轴与传动轴之间及传动轴与搅拌轴之间的连接 ， 都是通过联轴器连接的。 常 用 的联轴器有弹 性 块式联轴器、刚件凸缘联轴器、夹 壳 联轴器和紧箍夹壳联轴器等。 弹 性 块式联轴器 主 要型式见附图 11，主要尺寸见附表 12；刚件凸缘联轴器 主 要型式见附图 12， 主要尺寸见附 表 13；夹壳联轴器主要型式见附图 13，主要尺寸见附表 14；紧箍夹壳联轴器主要型式见附图 14，主要尺寸见附表 15。 反应釜的轴封装置 轴封是搅拌设备的一个重要 组 成部分。 其任务是保 证 搅拌设备内处 于 一定的 正压和真空状态以及防止反 应 物料 逸 出和杂质的渗入。 鉴于搅拌设备以 立式容 器中心顶插式搅拌为主 ， 很少 满 釜操作，轴封的对象 主 要为气体；而且搅拌设备 由 于反应工况复杂，轴的偏摆振动 大 ，运转稳定 性 差等 特 点 ， 故不是所有形式的轴封都能用于搅拌设备上。 反应釜搅拌轴处的密封，属于动密封，常用的有填料密封和机械密封两种形式 ，它们都 有标准，设 计 时 可 根据要求 直 接选用。 填 料 密封 填料密封是搅 拌 设备最早采用的一种轴封结构，如 图 214 所示。 它的基本结构是 由填料、填料箱、 压 盖、 压 紧螺栓及油杯等组成。 因 其结构简单、易于制造，在 搅拌设备 上曾得到 广 泛应用。 一般用 于 常压、低压、低转速及允许定期维护的搅拌设备。 当采用填料密封时，应优先选用标准填料箱。 标 准 填料箱中， HG 21537． 7— 92 为碳19 钢填料箱， HG21537． 8— 92 为不锈钢填料箱，标准填料箱结构形式见附图 15，明细表见附表 16， 主 要尺寸见附表 17。 均分为 、 档 规格。 为五个填料 环 ， 为七个填料环。 填料箱密封的选 用 还应注意以 下 几方面： （ 1） 当填料箱的结构和 填 料的材料选择合 理 ，并有良好润滑和冷却条件时 ，可用于较高的工 作压 力、温度和转速条件下； （ 2） 当填料无冷却、润滑。