1、沙洲职业工学院毕业设计（论文）1前 言1、课题的背景及意义反应釜广泛应用于石油、化工、橡胶、农药、染料、医药、食品，用来完成硫化、硝化、氢化、烃化、聚合、缩合等工艺过程的压力容器，材质一般有碳锰钢、不锈钢、锆、镍基（哈氏、蒙乃尔、因康镍）合金及其它复合材料。不锈钢反应釜广泛应用于石油、化工、橡胶、农药、染料、医药、食品等生产型用户和各种科研实验项目的研究，用来完成水解、中和、结晶、蒸馏、蒸发、储存、氢化、烃化、聚合、缩合、加热混配、恒温反应等工艺过程的容器。不锈钢反应釜根据不同的生产工艺、操作条件等不尽相同，反应釜的设计结构及参数不同，即反应釜的结构样式不同，属于非标的容器设备。搅拌机的操作性
2、能直接关系到产品的质量、能耗和生产成本，工程界和学术界对搅拌混合都非常重视，进行了大量的研究工作，取得了不少的研究成果。搅拌器是化学工程和生物工程中最常见也是最重要的单元设备之一。目前，搅拌器的选型和内构件的设计在很大程度上依赖试验和经验，对放大规模还缺乏深入的认识，对于能耗和生产成本只能在一定规模的生产装置上对比后才能得出结论，由于对产品的回收率和质量要求越来越高，对搅拌器的研究日趋深入，已从早期对搅拌功率和混合时间的研究，20 世纪 80 年代对反应釜内的流体速度场分布的研究，进入 20 世纪 90 年代以来的搅拌釜内三维流场的数值模拟研究。流场数值模拟必须在深入进行流体力学研究的基础上，
3、综合考虑流体流动的三维性、随机性、非线性和边界条件不确定性。通过数值模拟不但可以解决反应器的放大机理，而且可以优化设计开发新型高效搅拌器，使机械搅拌器的设计理论更加完善。对于不同的介质，不同的化学反应过程，要求搅拌装置的结构和搅拌速度不同，根据不同的场合一般分为以下几种情况：1、液-液互溶系统的场合，一般采用低速搅拌就能足够完成，这种场合常用浆叶式搅拌装置。2、液-液互不相溶的场合，这种场合则需要强烈的上下翻滚，常用浆叶搅拌器，在釜体内加有一定形状的挡板，或采用推进式搅拌器。3、反应介质里有少量的固体且不易沉降时可采用比较缓和的搅拌，反之当反应介质或反应过程的生成物中固体较多，且容易沉降时必须
4、采用强烈的上下的翻动的搅拌，这些搅拌均属于固-液相的搅拌系统。沙洲职业工学院毕业设计（论文）22、课题的来源、研究目的课题来源于本人顶岗实习单位张家港化工机械股份有限公司的实际课题。研究目的：设计一台常温常压下使用的搅拌类的无夹套反应釜；通过这个简单的反应釜的设计，熟悉反应釜的基本设计思路和方法，能了解并掌握该设备的传动结构的设计及其相关工艺。通过本次设计使自己对反应釜的相关设计工艺有全面的了解，并掌学会了这压容器设计的总体流程及相关准则的参考。在本人设计的课题中搅拌器中所搅拌的介质是二甲苯，在该设备要求中反应搅拌机的目的是由电机作为驱动装置，经减速器联轴器带到桨叶旋转使物料搅拌均匀3、课题的
5、研究内容、方法研究内容：1、反应釜的设计方案的分析和拟定2、反应釜釜体的分析和设计3、搅拌装置的选用4、传动装置的设计沙洲职业工学院毕业设计（论文）3第一章 反应釜的设计方案的分析和拟定第 1.1 节 反应釜的相关设计要求设计技术特性表密度（Kg/M ） 900-1050粘度() 100介质名称 二甲苯设计压力（MPa） 0.125MPa工作压力(MPa) 常压（ 0.1MPa）工作温度 () 常温（25）搅拌目的 搅拌均匀设计容积(m 3) 30搅拌器型式 螺旋推进式电机功率(KW)电机防护等级 IP54电机防爆等级 d B T4搅拌转速 (r/min) 281叶端线速度(m/s) 6.6物
6、料流动方向 向下沙洲职业工学院毕业设计（论文）4第 1.2 节 设计方案的分析和拟定根据任务书中的要求，一个无夹套反应釜主要有搅拌容器、搅拌装置、传动装置、轴封装置、支座、人孔、工艺接管等一些附件构成。而搅拌容器即为罐体。搅拌装置分为搅拌器和搅拌轴，根据任务说明书的要求本次设计搅拌器为推进式搅拌器；考虑到机械轴封的实用性和应用的广泛性，所以轴封采用机械轴封。在阅读了设计任务书后,按以下内容进行无夹套反应釜的机械设计。（1）总体结构设计。根据工艺的要求，并考虑到制造安装和维护检修的方便来确定各部分结构形式。（2）传动系统设计，包括选择电机、确定传动类型、选择联轴器等。（3）搅拌器的设计。根据工艺
7、参数确定各部几何尺寸；考虑压力、温度、腐蚀因素，选择釜体材料；对罐体进行强度和稳定性计算、校核；（4）决定并选择轴封类型及有关零部件。（5）绘图，包括总图、部件图。沙洲职业工学院毕业设计（论文）5第二章 反应釜釜体的设计反应釜是由罐体和搅拌装置两大部分构成，罐体是反应的核心，为物料完成搅拌过程提供一个空间。釜体的设计包括罐体材料的选取，罐体的几何尺寸（包括内直径 Di、高度 H、容积 V 及壁厚 ）的计算，强度校核等。第 2.1 节 罐体的结构设计罐体采用立式的圆筒形容器，由筒体和封头构成。通过支座安装在基础平台上。封头一般采用椭圆形封头。而为了拆卸清洗方便，上部采用平盖法兰与筒体连接，下部采
8、用椭圆封头与筒体连接。反应釜釜体主材预选用 GB24511-2009 的牌号 06Gr19Ni10 美标 ASME（2007）SA240型号 304对于直立的反应釜来说，釜体的设备容积通常是指圆柱形筒体及下封头所包含的容积。罐体为一个提供化学反应空间的容器，由于化学反应一般都要吸收或放出热量，因此会在容器的内部或外部设置加热或冷却结构的装置。但是因为本次设计的反应釜的主要作用是将二甲苯搅拌均匀，属于物理反应，因此本次设计没有设置冷却或加热装置。图 2-1 反应釜结构图第 2.2 节 罐体几何尺寸计算一、 筒体尺寸的确定1、筒体内径（D i）的计算1-封头 2-筒体 3-支座 4-平盖封头 5-
9、搅拌机构沙洲职业工学院毕业设计（论文）6由于罐体全容积 V 与操作时物料熔剂 V0 的关系为：V 0=*V(2-1)则 V= = =3.753.8M3 0 3 0.8根据实际经验,几种搅拌反应器罐体的长径比如表 2-11所示表 2-1 几种搅拌反应器罐体的 H/Di 值种类 设备内物料类型 H/Di液-固或液-液相容物料 11.3一般搅拌器气-液相容物料 12发酵罐类 1.72.5筒体内径 Di 的估算： （2-2） 34筒式 3-1 中 i 为长径比即： ，根据表 2-2-1 可查的，i=1.3 ，先忽略罐底封头容积,则=可认为 V 筒 =V 即：V=3.8M 3=3.8106mm3 则：D
10、 i 1549mm, 将 Di 圆整到公称直径系列，则： D i =1500(mm).2、筒体厚度（ n）的计算已知：工作温度 Tc=25 设计压力 pc=0.125Mpa 在 25下 06Gr19Ni10 的许用应力 t=137MPa 2 筒体焊接采取单面焊、全焊透，局部无损伤，则焊接系数 =0.80 2e= 8.054mm （2-3）2-2查得： 负偏差 C2=0.8mm 腐蚀裕量 C2=0mm 2名义厚度 n=eC 1C 2 =10mm二、封头尺寸的确定1、封头内径的计算椭圆封头选取标准件，则它的内径与筒体内径相同，即封头内径 DN=Di =150mm1。对于标准椭圆封头，长轴与短轴的比
11、值为 2:11，即 短轴为 750mm2、封头厚度计算图 2-1 立式搅拌器沙洲职业工学院毕业设计（论文）7由公式 e= （2-2 0.54）K椭圆封头形状系数，K= 2+( )2，其值列于表 2-2-22，取 K=1.001 6 2表 2-2 封头形状系数2 2.6 2.5 2.4 2.3 2.2 2.1 2.0 1.9 1.8K 1.46 1.37 1.29 1.21 1.14 1.07 1.00 0.93 0.87 t在设计温度下材料许用应力，其值查参考文献 2 可得 t=137MPa 2其中计算压力 pc =0.125MP封头焊接采取单面焊、全焊透，局部无损伤，则焊接系数 =0.8 2
12、则 e= 8.05mm1*0.125*15002137*0.8 0.50.125由于 2 的椭圆封头的有效厚度应不小于封头内直径的 0.15%，即 e2.252计算名义厚度 n=e+C1+C2+查得：负偏差 C1=0.8mm 腐蚀裕量 C2=0mm 2故封头厚度取 n=10mm 故可查参考文献1表 9-6 得：封头直边段高度取 40mm 1 即封头的内径 DN=1500mm 直边高度 h2=40mm 容积 V0.45 m3三、确定筒体的高度 Hi反应釜容积 V 通常按下封头和筒体两部分容积之和计算。则筒体高度 Hi 按下式计算并进行圆整：H i=(VV 封 )/Vim 1式中 V 封 -封头容
13、积： V 封 = 0.45 m3Vim -1m 高筒体容积： Vim1.767m3 /m得 ：H i= (3.8-0.45)/1.7671.895m圆整后的 Hi=1.9m=1900mm按筒高圆整后修正实际容积：V= VimHi + V 封 =1.7671.9+0.45=3.8573 m3 3.8 m3 (2-5)沙洲职业工学院毕业设计（论文）8第 2.3 节 反应釜的强度计算反应釜几何尺寸确定后，要根据已知的公称直径，设计压力和设计温度进行强度计算确定罐体及筒体和封头的厚度。强度计算中各参数的选取及计算，均应符合 GB150-1998钢制压力容器的规定。一、 筒体强度校核计算已知：Tc=25
14、 pc=0.125Mpa t=137MPa = 0.808.054mm (2-6)= 2-负偏差 C2=0.8mm腐蚀裕量 C2=0mm 名义厚度 n=SC 1C 2=10mm筒壁的应力校核= =11.703MPa t =（+）2 0.125(1500+8.054)28.054 (2-7)即筒体选用 06Gr19Ni10 同一数字代号 S30403，厚度 =10mm，强度能够达到所需，符合设计要求。二、封头厚度校核计算由于 e= = = 8.052mm 2-0.5 0.125150021370.8-0.50.125(2-8)同理名义厚度 ： n=eC 1C 2=10mm由椭圆壳体的应力分析可知
15、，椭球壳体上的应力分布是变化的，应力分布随点的位置不同而不同。当 2 时，最大薄膜应力在椭球壳的顶点，其值为：沙洲职业工学院毕业设计（论文）9（2-9） 1=2()代入数值得： =0.12575028.052(750375)=11.643即封头选用 06Gr19Ni10 同一数字代号 S30403，厚度 =10mm，设计强度达到使用要求。沙洲职业工学院毕业设计（论文）10第三章 反应釜的搅拌装置搅拌装置由搅拌器、轴及其支撑组成。搅拌器的形式很多，根据任务说明书的要求，本次设计采用的是推进式搅拌器。推进式搅拌器的特点是能使液体产生激烈流动及湍流运动的性能很高。推进式搅拌器的主要运用范围是搅拌及混
16、合绝对粘度小于 36000 厘泊的各种流动性的液体，以及制成乳浊液或悬浮液。 3推进式搅拌器机械设计的主要内容是：确定搅拌轴的直径、搅拌器直径、搅拌器与搅拌轴的连接结构。进行搅拌轴的强度设计和临界转速校核、选择轴的支撑结构及材料的选用。由于介质具有一定的腐蚀性，搅拌装置的材料选用与反应罐主体材料相同的材料06Gr19Ni10 同一数字代号 S30403。由前三章的相关设计得知反应釜净直径 Di=1500mm，净高H=1900mm；工作温度：25；工作压力：0.125MPa；搅拌目的：搅拌均匀。第 3.1 节 搅拌器形式的确定根据实际生产要求，初步设定搅拌器为两层搅拌，采用三叶开启涡轮式搅拌器(
17、又称为螺旋推进式搅拌器） 。图 3-2 推进式搅拌器图 3-1 搅拌装置沙洲职业工学院毕业设计（论文）11搅拌器直径 Dj 取标准值，即搅拌容器直径的三分之一： 4Dj=Di/3=1500m/3=500mm （3-1） 底间距（C ）即搅拌器距容器底部高度，通常底间距与搅拌容器内径比值一般在0.050.3 范围内选取 4。则C=（0.050.3）D j=15150mm（3-2）因为底间距比值越小，固相完全离底悬浮临界转数越小，所以在满足底层桨轴向排量的前提下，该比值尽量取得最小。但是考虑到实际生产中容器底部会出现一定量的沉积物，C 值不能太小 4； C 值太大搅拌效果不足，结合实际取 C=13
18、0mm搅拌器浸入搅拌容器液面下的深度（S） ，搅拌器浸入液体内的最佳深度为： 2（3-3）=23=231800=1200对于双层搅拌器，搅拌器层间距（S p）与桨径之比一般为 0.52 范围内，由搅拌桨的轴向作用范围和反应釜的高度决定搅拌桨层数。对于两层以上的多层桨，要调整桨径和层数取得合理的层间距，达到搅拌效果好，轴功率低的效果。 2故： Sp=（0.91.5）D i=2501000mm （3-4）取 Sp=700mm搅拌器和容器的几何参数条件如表 3-15：表 3-1 搅拌器容器几何参数条件挡板数量 无 搅拌器距容器底部距离 =13=1503 =50挡板宽度 无 搅拌器潜液深度 S=120
19、0挡板与容器内壁间距 无 搅拌器直径 Dj=500搅拌器桨叶数量 Zj=3 搅拌器桨叶的螺距 Pt=Dj=500表 3-2 推进式桨叶尺寸表 2螺钉 键槽dj d d1 d21 1 h b t a P/n不大于150 30 60 M12 10 5 40 8 33.1 5131 0.008200 30 60 M12 10 5 45 8 33.1 4322 0.008250 40 80 M12 10 5 55 12 43.6 3611 0.01300 40 80 M12 12 6 65 12 43.6 3959 0.01400 50 90 M16 14 8 95 16 55.1 3519 0.03
20、1500 65 110 M16 18 10 105 18 70.6 3439 0.062沙洲职业工学院毕业设计（论文）12600 65 110 M20 22 12 125 18 70.6 2959 0.11700 80 140 M20 22 12 150 24 87.2 3214 0.16注：表中 P/n 为搅拌器桨叶强度所允许的数值，其计算温度200；P计算功率，Kw；n搅拌器每分钟转数。第 3.2 节 搅拌轴的设计搅拌轴将电动机的动力传递给搅拌器。它承受的是以扭转为主的扭弯联合作用。已知混合物的密度为（9001050）Kg/m 3，则取 =1050Kg/m3；搅拌器直径Dj=500mm；搅
21、拌器搅拌转速 n=281r/min=4.68r/s；粘度 =100cP=100mPas =0.1Pas搅拌液的雷诺准数： （3-=25）表 3-3 推进式桨叶展开截面尺寸沙洲职业工学院毕业设计（论文）13代入 3-2-1 式可得 =1050/3281/50022100 =12293.751.23104一、搅拌轴消耗的功率单层搅拌器搅拌轴上所消耗的功率：（3-6）=035式中 功率准数，与被搅拌液体的雷诺准数（ Re）有关，与搅拌器的形式及0交融其相关的几何参数有关。对于双层搅拌器的总功率准数 ： （3-7） 0=0+0（0/0）式中 与多层搅拌器的间距和直径比（ ）有关的系数0/0 图 3-3
22、 多层搅拌器总功率准数 的系数0 0/0且 两层搅拌器排液方向相同，查图 4-1 可得： 5=700500=1.4 00=0.4由图 4-2 功率准数 P0 与雷诺准数 Re 关系的关系图可得： P0=0.36 5沙洲职业工学院毕业设计（论文）14图 3-4 功率准数 P0 与雷诺准数 Re 关系故 0=0.36+0.360.40.51讲个数值带入式 3-6 和 3-7 可得：=0.3610504.6830.55=1210.811.20=0.5110504.6830.55=1715.331.8二、搅拌轴轴径的设计计算搅拌轴的材料：选用 06Gr19Ni10（304 旧钢号 0Gr18Ni9）
23、；搅拌轴的结构：用实心直轴。N 0=0由上节的相关计算得知：搅拌轴功率： P0c=1.8KW Pc=1.2KW搅拌轴转速： n=281r/min沙洲职业工学院毕业设计（论文）15L=2560 L1=2285 L2=1585 1、受扭转变形控制的轴径 d1：(3-8)1=155.44 (1-0)式中 轴的许用扭转角， 由实践经验得：/对于单跨轴： =0.7 ；/G轴材料的剪切弹性模量， 查得 G=0.8104MPa 5= 2（1+）搅拌轴传递的最大扭矩， Nm (3-9) =95531 式中 传动侧轴承之前的传动装置传动效率，按表 3-3-1 选取 5 1 L2L1FA底轴承Fe传动侧轴承LeL
24、图 3-5 搅拌轴的受力图Fb1Fb2沙洲职业工学院毕业设计（论文）16表 3-4 传动装置各零部件的传动效率 1类别 传动形式 传动效率 1摆线针轮传动 摆线针轮行星减速机 0.9谐波齿轮传动 谐波减速机 0.83开式传动，铸齿（考虑轴承损失） 0.90.93开式传动，铁齿（考虑轴承损失） 0.95单级圆柱齿轮减速器 0.970.98双级圆柱齿轮减速器 0.950.96圆柱齿轮传动行星齿轮减速器 0.90.93开式传动，铸齿（考虑轴承损失） 0.90.93开式传动，铁齿（考虑轴承损失） 0.90.93单级圆锥齿轮减速器 0.90.93圆锥齿轮传动双级圆锥圆柱齿轮减速器 0.90.93自锁的
25、0.400.45单头蜗杆 0.700.75双头蜗杆 0.800.92蜗杆传动三头和四头蜗杆 0.400.45蜗杆传动 圆弧面蜗杆传动 0.850.95皮带传动 0.950.96链传动 开式传动链浸入油池中传动 0.920.940.950.97变速器 无级变速器 0.8轴承 传动轴承滑动轴承 0.990.9950.930.995因为电动机功率 故可得=1 =1.80.952 =9553=9553 2281/=67.9则由式 3-2-4 可得：1=155.44 67.90.70.810451.15圆整可得：d 1=65mm(搅拌轴标准值) 52、按强度计算搅拌轴直径 d21）搅拌轴上的流体径向力：
26、(3-10)=110338式中 k1搅拌器的流体径向系数 取 0.16 则 =64.42）搅拌器的质量 mj 7.5Kg沙洲职业工学院毕业设计（论文）173）搅拌轴的质量：=4210-9=46522560785010-966.74）搅拌轴的组合质量： 组 =2+=27.5+66.7=80.75）搅拌轴的临界转速：如果搅拌轴的工作转速等于或接近于轴的固有频率时，轴将发生强烈震动，即发生共振现象。发生共振时的转速称为临界转速。工程上轴的转速应避开临界转速。搅拌轴与搅拌器作为一个整体，有多个临界转速 1。对于刚性轴，要求 n0.7nc 故按保守值取： =0.7=2810.7=402/6）搅拌轴的许用
27、偏心距e （取搅拌轴的平衡精度 G=6.3mm/s） 5=9.55=9.556.3281=0.27）搅拌轴的偏心力 Fe(3-11) Fe=9m组 n2e 11-(nnk)210-5Fe=980.728120.2 11-0.7210-5=8.7N8）搅拌器和搅拌轴的组合质量 m 组 重心至轴承的距离 LeLe=m1L1+m2L2+mLL2m组 =7.52285+7.51585+66.72560280.7 =1418mm(3-12)9）搅拌轴的径向弯矩 MR因为搅拌轴在搅拌容器内为垂直安装，故其倾角 =0 5则有：(3-13)MR=(FbL1+FbL2+FeLe)10-3 MR=(64.4228
28、5+64.41585+8.71418)10-3=262 Nm10）搅拌轴的轴向弯矩 MA因为搅拌轴的排液方向为向下，故搅拌轴受拉，所以 MA=011）搅拌轴的当量弯矩 Mte(3-14)Mte= Mn+M= 67.92+2622=270 Nm 沙洲职业工学院毕业设计（论文）18则考虑弯扭组合计算搅拌轴的轴径 d2：(3-15)d2=17.23Mte式中 搅拌轴材料许用剪应力， MPa=b16=52016=32.5b 搅拌轴材料的抗拉强度， 520MPa 5搅拌轴的扭矩和弯矩同时作用下的当量扭矩，NmMte 各数值代入 3-2-11 式中得： d2=34.9mmd 1=65mm表 3-5 搅拌轴
29、常用金属材料及力学性能材料 轴的加工状态 zMPa bMPa EMPa GMPaQ235-A 热轧，段后空 冷 225 400 2.1106 8.110435 正火 265 510 2.1106 8.110445 正火 295 590 2.1106 8.11040Gr17Ni12Mo2(316 不锈钢 ) 205 520 1.931060Gr18Ni9(304 不锈钢 ) 205 520 1.931063Gr13 调质 635 83540Gr 调质 540 735钛（TA5） 退火 585 685 1.03106三、搅拌轴强度校核1、对轴的强度进行校核计算（3-16max=Mn maxWp ）
30、式中 Wp对于实心轴 wp=d316=75316=82792.97 mm3搅拌轴传递的最大扭矩Mn maxMn max=9553PNn1 =67.9 Nm各数据代入式 3-2-12 得 max=4.43106 Pa=4.43 MPa =32.5MPa 2、对轴的刚度进行校核计算沙洲职业工学院毕业设计（论文）19搅拌轴的扭转角 ：（3-=5835Mn maxGd4 105= 583567.90.8104654105=0.28/m17）即： =0.28/=0.7/注：轴的表面粗糙度可按所配零件的标准要求选取。第 3.3 节 搅拌器与搅拌轴的连接1、连接方式的选取搅拌器的轴套与搅拌轴采用键连接并用止
31、动螺钉将其固定搅拌器轴套的外径 d1 和长度 l 推荐值：（3-18 ）d1=(1.62)d则 d1=（ 1.6 2）75=120150，取 d1=120mml搅拌器桨叶宽度在轴线上的投影长度，但 l 不得小于 d。查表 3-3-1 得：l=195mm采用键连接的方式，查表 3-3-2 及参考资料 ：键的工作长度 l=110mm 键的高度 h=11mm 键的宽度 B=18mm 62、键连接强度校核计算键链接的挤压强度条件（3-19）k=4103Mnqdhkl k式中 Mn q搅拌轴上每个搅拌器的扭矩 Mn q=9553Pkn NmPk 每一层搅拌器的设计功率（3-20）Pk=P0n3D5j=0
32、.36*1050*4.6833*0.53=1213.15 W=1.21 KWhk 键的高度 11mml 键的工作长度 110mmn 搅拌器转速 281r/mind 搅拌轴直径 65mm 各数值代入可得： k=2.09 MPa k=137 MPa沙洲职业工学院毕业设计（论文）20键连接的剪切强度条件（3-k=2103Mn qdBl k21）式 3-3-4 中 k 键的剪应力 MPaB 键的宽度 18mm各数值代入式 3-3-4 中得： k=1.045 MPak=32.5 MPa第 3.4 节 搅拌轴的支撑一般搅拌轴可依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
33、定性，轴的悬臂长 L，轴径 d 和两轴承间距 a 应满足以下关系： L/a4 5， L/d40 50，否则就要增加中间轴承或底轴承。由于本次的设计中轴的悬臂长L，轴径 d 和两轴承间距 a 不能满足这两个要求，故增加轴承。搅拌轴的支承常采用滚动轴承。安装轴承处的公差带常采用 K6.外壳孔的公差带常采用 H7 。安装轴承处轴的配合表面粗糙度 Ra 取 0.8 1.6 外壳孔与轴承配合表面粗糙度Ra 取 1.65为保证搅拌轴的稳定，防止在转动过程中产生晃动，在罐底部加上了轴承，称之为底轴承，搅拌轴的底轴承选用参考资料推荐结构，其机构特点是再不拆除搅拌轴的情况下可装、拆底轴承。其形式有两种：型为碳钢
34、轴承；型为不锈钢轴承。本次设计选用型，其结构和尺寸查图 3-4-1 和表 3-4-1表 3-6 搅拌轴底轴承尺寸表轴径序号 d d1 d2 d3 L L1 L2 L3 B B1 B2 H H1 S l l11 30 22 38 45 225 128 155 75 130 40 70 170 140 8 55 142 50 40 60 70 265 152 180 95 165 58 90 210 170 10 78 173 80 65 95 105 360 200 235 135 240 90 130 310 250 10 108 17沙洲职业工学院毕业设计（论文）21第四章 3M反应釜的传动
35、装置反应釜的搅拌器是由传动装置来带动。传动装置设置在釜顶封头的上部，传动装置一般由电动机、减速机、机架、传动轴、搅拌轴、联轴器、搅拌轴轴封、安装底盖、凸缘法兰、搅拌轴中间支承轴承、搅拌轴底轴承等零部件组成。其设计内容一般包括：电机、减速机的选型，选择联轴器，选用和设计机架和底座等。第 4.1 节 常用电机及其连接设备选用电机主要是考虑到它的系列，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鼠笼转子三相异步电动机。能防止灰尘、铁屑或其他杂物进入电机内部。Y 系列使用于拖动对起动性能、调速性能、转差率均要求的一般机械，更适合用于灰尘较多、水土飞溅的地方。适用于环
36、境温度不超过 40海拔不超过 1000m，额定电压 380V，3Kw 以下为 Y 接法，其他均为接法。采用防爆安全型异步电动机，产品代号 YA（老代号 JA） 。电机功率必须满足搅拌器运轴功率与传动系统，轴封系统功率损失的要求，还要考虑到又时在搅拌过程操造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：（4-Pd=P+Pm1）式中：p 搅拌轴所消耗的功率 p=2 KW Pm 搅拌轴轴封处的摩擦损耗功率。本次设计采用机械轴封，功率消耗小 Pm=0.6 KW 搅拌机传动装置各零部件的传动效率 选取 =0.90 0.96 7带入各数值得： Pd=2.89KW 则需选用功率为 3Kw 的电机。由
37、于设备技术协议中对电机的防爆防护等有要求。而电机防爆等级由 3 部分构成 ：1) 在爆炸性气体区域（0 区、1 区、2 区）不同电气设备使用安全级别的划分。如旋转电机选型分为隔爆型（代号 d） 、正压型（p） 、增安型（e） 、无火花型（n）2) 气体或蒸气爆炸性混合物等级的划分，分为A 、B 、C 三种，这些等级的划沙洲职业工学院毕业设计（论文）22分主要是依照最大试验安全间隙（MESG）或最小点燃电流（MICR）来区分的。 3) 引燃某种介质的温度分组的划分。主要分为 T1：450T 、T2：300T 450、T3： 200T300、 T4：135T200 、 T5：100T135 、 T
38、6：85 T100.对于防护等级： 0 级 无防护电机 无专门防护 不作试验，但应符合 2.1 条 1 级 防护大于 50MM 固体的电机 能防止大面积的人体偶然意外地触及或接近壳内带电或转动部件。能防止直径大于 50MM 的固体异物进入壳内 2 级 防护大于 12MM 固体的电机 能防止直径大于 12MM 的固体异物进入壳内 3 级 防护大于 2.5MM 固体的电机 能防止直径大于 2.5MM 的工具或导线触及或接近壳内带电或转动部件 4 级 防护大于 1MM 固体的电机 能防止直径或厚度大于 1MM 的导线或片条触及或接近壳内带电或转动部件 5 级 防尘电机 承受任何方向的溅水应无有害影响
39、然而在现在防护等级多以 IP 后跟随两个数字来表述：IP（INGRESS PROTECTION ）防护等级系统是由 IEC（INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION）所起草。将电器依其防尘防湿气之特性加以分级。这里所指的外物含工具，人的手指等均不可接触到电器内之带电部分，以免触电。IP 防护等级是由两个数字所组成，第 1 个数字表示灯具离尘、防止外物侵入的等级，第 2 个数字表示灯具防湿气、防水侵入的密闭程度，及用来明确防护的等级，数字越大表示其防护等级越高。第一个数字表明设备抗微尘的范围，或者是人们在密封环境中免受危害的程度。I 代表防止固体异物进入
40、的等级，最高级别是 6；第二个数字表明设备防水的程度。 P 代表防止进水的等级，最高级别是 8。详细说明含义见表 4-1表 4-1 IP 防护等级说明名称I 防护范围 P 防护范围0 无防护 无防护1 防护 50mm 直径和更大的固体外来体探测器，球体直径为 50mm,不应完全进入水滴防护 垂直落下的水滴不应引起损害2 防护 12.5mm 直径和更大的固体外来体 柜体倾斜 15 度时，防护水滴 柜体向任何沙洲职业工学院毕业设计（论文）23探测器，球体直径为 12.5mm,不应完全进入一侧倾斜 15 度角时，垂直落下的水滴不应引起损害3 防护 2.5mm 直径和更大的固体外来体探测器，球体直径为
41、 2.5mm,不应完全进入防护溅出的水 以 60 度角从垂直线两侧溅出的水不应引起损害4 防护 1.0mm 直径和更大的固体外来体探测器，球体直径为 1.0mm,不应完全进入防护喷水 从每个方向对准柜体的喷水都不应引起损害5 防护灰尘 不可能完全阻止灰尘进入，但灰尘进入的数量不会对设备造成伤害防护射水 从每个方向对准柜体的射水都不应引起损害6 灰尘封闭 柜体内在 20 毫巴的低压时不应进入灰尘防护强射水 从每个方向对准柜体的强射水都不应引起损害7 防护短时浸水 柜体在标准压力下短时浸入水中时，不应有能引起损害的水量浸入8 防护长期浸水 可以在特定的条件下浸入水中，不应有能引起损害结合业主工作环
42、境、技术要求及防护设计等的要求：电机防护等级为：IP54电机防爆等级为：d B T4电机型号为：JQO2-51-8 7 第 4.2 节 釜用减速机类型，标准及其选用常用的减速装置有摆线针齿行星减速机、两级齿轮减速机、三角皮带减速机和谐波减速机四种。这几种减速机的有关数据，主要特点及应用条件等基本如表 4-2 所示。表 4-2 搅拌反应器用立式减速机的基本特征减速机类型特性 摆线针齿行星减速器BLD（电机类型）两级齿轮减速机LC（电机类型）三角皮带减速机 P（电机类型）谐波减速器XB（电机类型）沙洲职业工学院毕业设计（论文）24减速比范围 71-15 11-6 4.5-3 360-390速出转速
43、范围R/min20-100 125-300 320-500 4-16功率范围/Kw 0.6-30 0.6-30 0.6-5.5 0.6-13效率 0.9-0.95 0.93 0.91 0.83主要特点利用少齿差内啮合行星传动的减速装置，故减速比大，寿命长，故障少。装拆方便，结构紧凑，与同功率的涡轮减速器相比，效率高而体积可少一半左右两级同中心距斜齿轮传动的减速装置，传动比准确，寿命长单级三角皮带传动的加速装置，结构简单，过载时会产生打滑现象，因此能起安全保护作用。但由于皮带滑动故不能保证精确地传动比利用行星轮为柔轮的少齿差内啮合行星传动的减速装置，减速比可很大特性参数功率、按输出轴轴径而分的机
44、型号、减速比中心距三角皮带型号、根数柔轮分度圆直径应用条件对过载和冲击载荷有较强的承受能力，可短期过载 75%；允许正反旋转；可用于有防爆要求的车间；与允许正反旋转；采用夹壳联轴器或弹性块联轴器与搅拌轴连接；不允许承受不外允许正反旋转；一般以夹壳联轴器与搅拌轴连接，搅拌器重量可由本机可不需多级传动而用于转速极低的搅拌传动装置；可用于有防爆要求沙洲职业工学院毕业设计（论文）25电动机直联供应 加轴向载荷；适用于可连续搅拌的化工设备；可用于有防爆要求的车间；与电动机直联供应承受，不能用于防爆要求的车间；适用于连续搅拌设备的化工设备的车间故选用两级齿轮减速机，在两级齿轮减速机的个型号中选用 TR 系列斜齿轮硬齿面减速机。TR 系列斜齿轮硬齿面减速机是通用性强、组合性好、承载能力高的一种减速机，它不仅很方便地获得各种不同的传动比，而且效率高、振动小、允许有高的轴伸径向载荷。能与多种减、变速机组合，实现使用上所需的要求，同时有利于国产化配套传动装置。表 4-3 TRF 输入功率及许用转率减速机型号 结构形式 输入功率 传动比 许用转矩28 0.18-3 3.83-135.09 13038 0.18-3 3.83-134.82 8548 0.18-5.5 3.83
