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1、第 1 页 共 28 页反应釜设计的有关内容一、设计条件及设计内容分析由设计条件单可知，设计的反应釜体积为 1.0 3m；搅拌轴的转速为 200/minr,轴的功率为 4kw;搅拌桨的形式为推进式；装置上设有 5个工艺接管、2个视镜、4 个耳式支座、1 个温度计管口。反应釜设计的内容主要有：（1） 釜体的强度、刚度、稳定性计算和结构设计；（2） 夹套的的强度、刚度计算和结构设计；（3） 设计釜体的法兰联接结构、选择接管、管法兰；（4） 人孔的选型及补强计算；（5） 支座选型及验算；（6） 视镜的选型；（7） 焊缝的结构与尺寸设计；（8） 电机、减速器的选型；（9） 搅拌轴及框式搅拌桨的尺寸设计
2、；（10）选择联轴器；（11）设计机架结构及尺寸；（12）设计底盖结构及尺寸；（13）选择轴封形式；（14）绘总装配图及搅拌轴零件图等。第 2 页 共 28 页第一章 反应釜釜体的设计1.1 釜体 DN 、 P的确定1.1.1 釜体 的确定将釜体视为筒体，取 L/D=1.1由 V=(/4) Li2，L=1.1 i则 Di31.40， mi0.1，圆整 mDi10由 314页表 16-1查得釜体的 N1.1.2釜体 PN的确定由设计说明书知釜体的设计压力 P0.2 Ma1.2 釜体筒体壁厚的设计1.2.1设计参数的确定设计压力 p1：p10.2MPa；液柱静压力 p1H=10(-6)1.0103
3、101.1=0.011MPa 计算压力 p1c： p1c=p1+p1H=0.2+0.011=0.211MPa；设计温度 t1： 200r/min时，都应做临界转速校核。由于反应釜的搅拌轴转速 =200 ，故不作临界转速校核计算。n/mir5.2联轴器的型式及尺寸的设计联轴器的型式选用刚性凸缘联轴器（GT45） ，标记为：GT45。由参考文献确定联轴器的结构和尺寸如下：GT型凸缘联轴器的刚性及尺寸表主要尺寸,mm标定符号孔径 dg（H7）MnmaxNm D D1 D0 H H1 H2 H3 d0 n dm r质量kgGT4545 1600 145 115 75 162 85 20 25 M12
4、4 M12 48.3 16第 21 页 共 28 页5.3推进式搅拌器尺寸的设计推进式搅拌器的直径 Dj常取罐体内径 D1的 1/51/2，以 Dj=0.33 D1最为常见，Dj=0.331000=330mm,由参考文献表 4-6，可将其圆整至 300mm.推进式搅拌器如下图所示，类似风扇扇叶结构。它与轴的连接是通过轴套用平键或紧定螺钉固定，轴端加固定螺母。第 22 页 共 28 页推进式搅拌器的尺寸见下表：(mm)键槽 N/nDj d d1 d0b tH 质量，kg 不大于300 40 80 M12 12 43.6 65 3.62 0.025.4搅拌轴的结构及尺寸的设计5.4.1搅拌轴结构的
5、设计搅拌轴成阶梯形，其主要目的是便于轴上零件的装拆、区分加工表面和利用轴肩定位等。搅拌轴的结构型式应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。具体的结构见零件图第 23 页 共 28 页5.4.2搅拌轴的尺寸设计(1)加固定螺母的轴端直径为 M36，长度 L1=182+=50mm。(2)安装搅拌器的轴段由搅拌器的尺寸参数确定此段轴的直径为40，长度 L2=H-3=65-3=62mm。(3)釜内的主体轴段此处轴径变化主要是为了搅拌器的安装和定位，通常取半径差a(0.070.1)d，所以此处轴径为45，长度 L3=1135-65/2+4+15
6、.5=1122mm。(4)安装分半环的轴段为便于分半环的安装，可取直径40，L4=12。(5)安装填料密封的轴段考虑到填料密封的尺寸参数，取此处轴径为50，长度 L5=340-4-(22.752-3)+14.5=308mm。(6)安装轴承的轴段考虑到所选的 30211型轴承，此处轴径为55，长度 L6=2T-3=222.75-3=42.5mm。(7)安装轴承压盖并定位轴承的轴段此处轴径的变化是为了轴承的定位和轴承压盖的安装，通常取半径差a(0.070.1)d，所以此处轴径可取60，取长度 L7=56mm。(8)安装联轴器的轴段此处轴径变化是为了联轴器的定位和安装，考虑到联轴器的尺寸参数，此处轴
7、径为55，长度 L8=72mm。(9)安装螺母的轴段此处轴径为 M36，长度 L9=18+2=20mm。所以搅拌轴的总长 L= L1+L2+L3+L4+L5+L6+L7+L8+L9=50+62+1122+12+308+42.5+56+72+20=1744.5mm5.4.3轴上键的选择与设计安装搅拌器的轴段：键 1256 GB/T 10962003；安装联轴器的轴段：键 1665 GB/T 10962003。第 24 页 共 28 页第六章 传动装置的选型和尺寸计算6.1电动机的选型由于反应釜里的物料腐蚀情况微弱且没有防爆要求，所以可选择最常用的Y系列全封闭自扇冷式三相异步电动机。电机功率必须满
8、足搅拌器运转功率与传动系统、轴封系统功率损失的要求，还要考虑到有时在搅拌操作中会出现不利条件造成功率过大。电机功率可按下式确定：Pd=(P+Pm)/式中 Pd电机功率；P搅拌器功率（已经给出为 4kw） ；Pm轴封系统的摩擦损失；传动系统的机械效率（由参考文献表 4-8，可取 0.992） 。所以 Pd=（4+）/0.9924kw由参考文献附表 5-4，选用 Y132M1-6型电动机，额定功率为 4kw，满载转速为 960r/min。6.2减速机的选型反应釜用的立式减速机，主要类型有谐波减速机、摆线针轮行星减速机、二级齿轮减速机和 V带传动减速机。根据电机的功率 P=4kw、搅拌轴的转速 n=
9、200 r/min，查参考文献表 4-11，可选用 LC齿轮减速机，其型号尺寸从 HG 574678标准中查得为LC100-11。在相同速比范围内，较之于其他传动来说，两级齿轮减速机传动具有体积小、效率高、制造成本低、结构简单、装配检修方便等，传动比准确，寿命长。减速机的外形安装尺寸见参考文献。6.3机架的设计由于反应釜传来的轴向力不大，减速机输出轴使用了刚性凸缘联轴器，且反应釜使用不带内置轴承的机械密封，故选用 WJ型单支点机架（HG2156695） 。机架代号为 DJ35。机架的结构如下图所示：第 25 页 共 28 页DJ单支点机架的主要尺寸见下表：输入端接口 输出端接口机架代号 H2
10、H3 H4 H5 H6 D1 D2 D3 n1-M D4 D5 D6 n2- H质量，kgDJ35 340 15 24 5 6 170 200 230 6-M10 260 320 360 12-14 600 786.4反应釜的轴封装置设计6.4.1 反应釜的轴封装置的选型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；而且搅拌设第 26 页 共 28 页备由于工况复杂，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
11、处的轴封，属于动密封，常用的轴封结构主要有两大类，填料箱密封和机械密封。填料密封式搅拌设备最早采用的一种轴封结构，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。特点是结构简单、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。机械密封是一种功耗小、泄漏率低，密封性能可靠，使用寿命长的转轴密封。主要用于腐蚀、易燃、易爆、剧毒及带有固体颗粒的介质中工作的有压和真空设备。由设计任务书知，釜内介质的腐蚀性微弱，釜内压力较低，所以可以选择应用广泛的填料密封。6.4.2 填料密封的结构及尺寸根据轴径50，选择公称压力 PN0.6的填料密封。填料密封的结构如下图：第 27 页 共 28 页填料密封的主要尺寸参数见下表：釜用机械密封的主要尺寸（ m）法兰螺栓孔轴径 d D1 D2 D3 HPN0.6n 填料规格质量Kg50 240 210 176 156 8 18 1010 15.4第 28 页 共 28 页第七章 焊缝结构的设计7.1.釜体上主要焊缝结构的设计(a)筒体的纵向焊缝 （b）筒体与下封头的环向焊缝（c）出料口接管与封头的焊缝 7.2夹套上的焊缝结构的设计（a）夹套的纵向焊缝 （b）夹套与封头的横向焊缝（c）蒸汽入口接管与夹套筒体的焊缝 （f）釜体与夹套的焊缝
