1809_双轴无重力粉体混合机混合单元的设计
1809_双轴无重力粉体混合机混合单元的设计,双轴无,重力,混合,单元,设计
南昌航空大学科技学院学士学位论文1双轴无重力粉体混合机混合单元的设计1 绪论混合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,混合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。混合操作分为机械混合与气流混合。气流混合是利用气体鼓泡通过液体层,对液体产生混合作用,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。与机械混合相比,仅气泡的作用对液体进行的混合时比较弱的,对于几千毫帕秒以上的高粘度液体是难于使用的。但气流混合无运动部件,所以在处理腐蚀性液体,高温高压条件下的反应液体的混合时比较便利的。在工业生产中,大多数的混合操作均系机械混合,以中、低压立式钢制容器的混合设备为主。混合设备主要由混合装置、轴封和混合罐三大部分组成。1.1 混合设备在工业生产中的应用混合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混合操作。混合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,混合设备作为反应器约占反应器总数的 99%。 。混合设备的应用范围之所以这样广泛,还因混合设备操作条件(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。混合设备的作用如下: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。混合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混合设备。1.2 混合物料的种类及特性混合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。在混合设备中由于混合器的作用,而使流体运动。南昌航空大学科技学院学士学位论文22 混合罐结构设计本课题的主要设计参数是:1、生产率:5 吨/时;2、装机容量:11 千瓦;3、分批混合:500kg/批;4、产品质量:混合均匀度变异系数 cv5%;5、能耗:耗电5kWh/t;2.1 罐体的尺寸确定及结构选型2.1.1 筒体及封头型式选择圆柱形筒体,采用标准椭圆形封头2.1.2 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混合功率、传热以及物料特性的影响选取 根据工艺要求,装料系数 ,罐体全/2.5iHD0.7容积 ,罐体公称容积(操作时盛装物料的容积) 。39Vm 396gVm初算筒体直径 iiDH423igiVD即 mi 6.1705.2143圆整到公称直径系列,去 。封头取与内筒体相同内经,封头直边高度DN0,mh022.1.3 确定内筒体高度 H当 时,查化工设备机械基础表 16-6 得封头的容积mhDN40,17230.4v南昌航空大学科技学院学士学位论文3,取224(90.73).641iVvHmD3.7H核算 与/i,该值处于 之间,故合理。3.712.8i1.725226.30.69 444ggiVDHv该值接近 ,故也是合理的。0.72.1.4 选取夹套直径表 1 夹套直径与内通体直径的关系内筒径 ,iDm5067018203夹套 j iiDiD由表 1,取 。1718ji m夹套封头也采用标准椭圆形,并与夹套筒体取相同直径2.1.5 校核传热面积工艺要求传热面积为 ,查化工设备机械基础 表 16-6 得内筒体封头表面积21m高筒体表面积为23.4,.7iA21.379.5iD总传热面积为 3.49.752.01A故满足工艺要求。2.2 内筒体及夹套的壁厚计算2.2.1 选择材料,确定设计压力按照钢制压力容器 ( )规定,决定选用 高合金钢板,15098GB0189CrNi该板材在 一下的许用应力由 过程设备设计 附表 查取, ,150C D03tMPa常温屈服极限 。37sMPa南昌航空大学科技学院学士学位论文4计算夹套内压介质密度 310/kgm液柱静压力 .703HMPa最高压力 max.5PM设计压力 a1.所以 0.37%0.275gHPa故计算压力 3.8cPgMP内筒体和底封头既受内压作用又受外压作用,按内压则取 ,按外压则0.587cMPa取 0.5cMa2.2.2 夹套筒体和夹套封头厚度计算夹套材料选择 热轧钢板,其23QB235,13tsMPaa夹套筒体计算壁厚 j2cjjtPD夹套采用双面焊,局部探伤检查,查过程设备设计表 4-3 得 0.85则 0.5185.1723.j m查过程设备设计表 4-2 取钢板厚度负偏差 ,对于不锈钢,当介质的10.8Cm腐蚀性极微时,可取腐蚀裕量 ,对于碳钢取腐蚀裕量 ,故内筒体厚202度附加量 ,夹套厚度附加量 。12.8aCm1.b根据钢板规格,取夹套筒体名义厚度 。14njm夹套封头计算壁厚 为kj0.585.1620.5213.0cjkjtPD取厚度附加量 ,确定取夹套封头壁厚与夹套筒体壁厚相同。8Cm南昌航空大学科技学院学士学位论文52.2.3 内筒体壁厚计算按承受 内压计算0.587MPa焊缝系数同夹套,则内筒体计算壁厚为: .1705.22238.cjtDm按承受 外压计算0.5Pa设内筒体名义厚度 ,则 ,内筒体外径1n10.82enaCm。27.27.4oinD内筒体计算长度 。80(25)94.73jLHh则 , ,由过程设备设计 图 4-6 查得 ,图/1.oL/15.9oe 0.4A4-9 查得 ,此时许用外压 为:50BMPaP.230.5174eoPMaD不满足强度要求,再假设 ,则 ,16nm160.852naeCm,205.2730.4oin内筒体计算长度 8(25)947jLHh则 ,/1.7oLD/1.oe查过程设备设计图 4-6 得 ,图 4-9 得 ,此时许用外压为:0.6A60BMPa605.2651734eoBPMPa故取内筒体壁厚 可以满足强度要求。nm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 。16nkm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 。由过程设备设计表 4-5 查得标准椭圆形封头的形状160.852e系数 ,则椭圆形封头的当量球壳内径 ,计算9K10.971530iiRKD南昌航空大学科技学院学士学位论文6系数 A 15.20.125.043eiR查过程设备设计图 4-9 得 1BMPa.209.5153eiBP故封头壁厚取 可以满足稳定性要求。6m2.2.4 水压试验校核试验压力内同试验压力取 0.1587.06TcPMPa夹套实验压力取内压试验校核内筒筒体应力 ()0.687(15.2)4.622.TieiiPDPa夹套筒体应力 ().(.)1.81.05Tjejj M而 0.9.1372.si MPa5sj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 时,它的许用外压为 ,小16m0.562PMa于夹套 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0.6MPa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。2.3 入孔选型及开孔补强设计入孔选型选择回转盖带颈法兰入孔,标记为:入孔 PN2.5,DN450,HG/T 21518-2005,尺寸如下表所示: 南昌航空大学科技学院学士学位论文7密封面形式公称压力PN(MP)公称直径 DN wdsD1H2b突面(RF)4.04508145.6807357螺柱 螺母 螺柱1b2ABLod数量 直径 长度总质量( )kg463751250420432165M24开孔补强设计最大的开孔为入孔,筒节 ,厚度附加量 ,补强计算如下:16ntm0.6Cm开孔直径 4502.45.d圆形封头因开孔削弱所需补强面积为: ()1ntrACf入孔材料亦为不锈钢 0Cr18Ni9,所以 1.0rf所以 2.587040563213. m有效补强区尺寸: 4.284.97nthd5.9.Bdm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: 1()2()(1)enterACf故 2)45.257436.d m可见仅 就大于 ,故不需另行补强。1A最大开孔为入孔,而入孔不需另行补强,则其他接管均不需另行补强。南昌航空大学科技学院学士学位论文82.4 混合器的选型桨径与罐内径之比叫桨径罐径比 ,涡轮式叶轮的 一般为 0.250.5,涡/dD/dD轮式为快速型,快速型混合器一般在 时设置多层混合器,且相邻混合器间1.3H距不小于叶轮直径 d。适应的最高黏度为 左右。50Pas混合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 ./10最上层叶轮高度离液面至少要有 1.5d 的深度。符号说明键槽的宽度b混合器桨叶的宽度B轮毂内经d混合器桨叶连接螺栓孔径0混合器紧定螺钉孔径1轮毂外径2d混合器直径JD混合器圆盘的直径1混合器参考质量G轮毂高度1h圆盘到轮毂底部的高度2混合器叶片的长度L弧叶圆盘涡轮混合器叶片的弧半径R混合器许用扭矩M()Nm轮毂内经与键槽深度之和t混合器桨叶的厚度南昌航空大学科技学院学士学位论文9混合器圆盘的厚度1工艺给定混合器为六弯叶圆盘涡轮混合器,其后掠角为 ,圆盘涡轮混合45o器的通用尺寸为桨径 :桨长 :桨宽 ,圆盘直径一般取桨径的 ,弯叶jdl20:54b23的圆弧半径可取桨径的 。38查 HG-T 3796.112-2005,选取混合器参数如下表JDd21D1do150810370M56由前面的计算可知液层深度 ,而 ,故 ,则2.45Hm1.320im1.3iHD设置两层混合器。为防止底部有沉淀,将底层叶轮放置低些,离底层高度为 ,425m上层叶轮高度离液面 的深度,即 。则两个混合器间距为 ,该值2JD00大于也轮直径,故符合要求。2.5 混合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 ,选择 块竖式挡板,且沿罐170m4壁周围均匀分布地直立安装。南昌航空大学科技学院学士学位论文103 传动装置的设计3.1 减速器和电动机的选型条件(1) 机械效率,传动化,功率,进出轴的许用扭距和相对位置。(2) 出轴旋转方向是单项或双向。(3) 混合轴轴向力的大小和方向。(4) 工作平稳性,如震动和荷载变化情况。(5) 外形尺寸应满足安装及检修要求。(6) 使用单位的维修能力。(7) 经济性。3.2 电动机与减速器的选择混合设备的电动机通常选用普通异步电动机。澄清池混合机采用 YCT 系列滑差式电磁调速异步电动机,消化池混合机一般采用防爆异步电动机。混合设备的减速器应优先选用标准减速器及专业生产厂产品,参考文献2“标准减速器及产品”选用,其中一般选用机械效率较高的摆线针轮减速器或齿轮减速器:有防爆要求时一般不采用皮带传动:要求正反向传动时一般不选用蜗轮传动。电动机及减速机选用,见表 3-1南昌航空大学科技学院学士学位论文11表 3-1 电动机与减速器的选型名称 符号 单位 第一档 第二档 第三档混合器的转速 n r/min 7.5 5.9 3.64混合功率 N KW 0.34 0.16 0.04电动机算功率N = 式A9.02121kg中k 工况系数 24h 连续运行为g1.2=摆线针轮减速机传动效率1=滚动轴承传动效率2KW 0.46 0.22 0.05选用电动机的功率KW 0.8 0.4 0.4电动机同步转速r/min 1500 1500 1500减速比 200 254 412选用减速器减速比187 289 385选用减速器输出轴转速r/min 8 5.2 3.9南昌航空大学科技学院学士学位论文123.3 联轴器的选型根据机械设计手册及混合机的类型选用凸缘联轴器,由电机的尺寸选择联轴器轴径 d=65mm, L 1=104mm,L 2 =42mm,许用扭转为 850N.m,质量为 17.97Kg,标记为:联轴器 D65-ZG, 3.4 混合轴的设计及其结果验证由上面所选联轴器的类型初步确定混合轴小径为:d 1=65mm下面来做轴径的理论计算:由过程装备设计查的公式:(3.1)421nNCd式中 C2按扭转刚度计算系数,当扭转角为 1 /m 时,C 2=91.50N混合器的功率,单位 KWn混合器的转速,单位 r/min得:第一档: md5.4183.05914第二档: d3.2.560914第三档: md1.9.30914经上面计算所的结果可以看出 3 个轴径的理论数值都小于 65mm,故轴的小径选:d1=65mm3.5 轴与桨叶、联轴器的连接3.5.1 连接形式桨式混合器与轴的连接,当采用桨叶一端煨成半个轴套,用螺栓将对开的轴套南昌航空大学科技学院学士学位论文13夹紧在混合轴上的结构时 D600mm 时用一对螺栓锁紧:D600mm 时用两对螺栓锁紧。这种连接结构为传递扭距可靠起见,宜用一穿轴螺栓使混合器与轴固定。本设计由于轴选取 D600mm,故选用一对螺栓缩紧装置。3.5.2 联轴器与轴的连接当采用键和止动螺钉将混合器轴套固定在混合轴上的结构时,键应按 GB1095-79平键和键槽的剖面尺寸选取。混合器轴套外劲 D 宜为轴径 D 的 1.6-2 倍。轴套长度应略大于轴套处桨叶宽度在轴线上的投影长度,但不小于 D1。由上面设计知:d 1=65mm,再由文献4查得,选取键为圆键,长度为 85mm,宽度为 18mm,厚度为 14mm。3.6 轴承的设计与校核3.6.1 混合轴受力模型选择与轴长的计算轴长: (475120)645370496Lm23m33.6.2 按扭转变形计算计算混合轴的轴径44ax1)(OnNGMd轴的许用扭转角,对单跨轴有 ;mo/7.0南昌航空大学科技学院学士学位论文14混合轴传递的最大扭矩 maxnMNnPM1max953m上式中 , ,带传动 取 ,kNP5.18i/20rn.0MPaG41028.7所以 n 5.763.189.3maxmd.402.74.154根据前面附件的选型。取 d8根据轴径 计算轴的扭转角 54max10)(5836onNGdMo/所以 /15.082.7.34mo3.6.3 根据临界转速核算混合轴轴径刚性轴(不包括带锚式和框式混合器的刚性轴)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92210)1(4osLeNdmkg所以 kg9.10185.746803圆盘(混合器及附件)有效质量的计算刚性混合轴(不包括带锚式和框式混合器的刚性轴)的圆盘有效质量等于圆盘自身重量叫上混合器附带的液体质量9210cos4iikiiiehDmJ kg上式中:第 个混合器的附加质量系数,查 表 3.3.41kii 942056/THG第 个混合器直径,Ji mJi50第 个混合器叶片宽度,ihB1叶片倾角 ,圆盘质量oi45kgi9.4所以 kgmie o02.1905cs03.9132 南昌航空大学科技学院学士学位论文15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 在中点 处的相当质量为:LemSkgmWLe09.7.1357第 个圆盘有效质量 在中点 处的相当质量为:iieSiiiiK22)(16k所以 20.97(1.)9.0.6kg2517W在 点处的相当质量为:S21sii所以 97.0(.61.70)8.5s临界转速为:423()458.okLsENndW/minr南昌航空大学科技学院学士学位论文16所以32190458.9408.5/min8.56kn r(2)一端固定另一端简支的等直径单跨轴,轴的有效质量 在中点 处的相当质LeS量为: 1519.85.673LeWmkg第 个圆盘有效质量 在中点 处的相当质量为:iieS3264()47iiiiKmk所以 3210.97(1.)(40.97)1.20.43kg2559W在 点处总的相当质量为:S21sii所以 85.67(0.431.9)0kg临界转速为:423()93.okLENndWs/minr所以 321906.768.75/i4kLr(3)单跨混合轴传动侧支点的夹持系数 的选取2K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 表示。采用2K刚性联轴节时, ,取 。20.46K20.4+kn固 简 k简( 1-) n/minr所以 638.75(.)8.536./minr根据混合轴的抗震条件:当混合介质为液体液体,混合器为叶片式混合器及混合轴为刚性轴时, 且0.kn(.40.)k南昌航空大学科技学院学士学位论文1720.456.kn所以满足该条件。3.6.4 按强度计算混合轴的轴径受强度控制的轴径 按下式求得:2d32417.()teoMdNm式中: 轴上扭矩和弯矩同时作用时的当量扭矩te2tnN轴材料的许用剪应力6037.51bMPa轴上扭矩 按下式求得:nM295Nm包括传动侧轴承在内的传动装置效率,按 附录 D 选取,2 /205694HGT则 20.958.09.745所以 37418nMNm轴上弯矩总和 应按下式求得:RANm(1) 径向力引起的轴上弯矩 的计算RM对于单跨轴,径向力引起的轴上弯矩 可以近似的按下式计算:()()1010hiieeRFLLMNm第 个混合器的流体径向力 应按下式求得 :i hiF南昌航空大学科技学院学士学位论文183108nqihi JiMFKDN式中: 流体径向力系数,按照附录 C. 2 有1110.1.0.nbeiK第 个混合器功率产生的扭矩qiMi953niiPNm第 个混合器的设计功率,按附录 C. 3 有qi5sJiqiDkW两个混合器为同种类型, ,则18.5sNPkW129.5qPkW所以 12401.6nqMm所以312. 8.95hF(2) 混合轴与各层圆盘的组合质量按下式求得。对于单跨轴:1mWLiikg单跨轴 段轴的质量29()104LosdN所以 3980467.8517.3mkg故 17.3.92Wkg(3)混合轴与各层圆盘组合质量偏心引起的离心力 按下式求得。eF对于单跨轴:南昌航空大学科技学院学士学位论文192 52109()eWkFmneN上式中,对刚性轴 的初值取2()kn.5许用偏心距(组合件重心处) ,e 9./eGnm平衡精度等级, 。一般取G/ms6.3s所以 9.563/20.7e则 2 517.1.09.3.eF N(4)混合轴与各层圆盘组合重心离轴承的距离 按下式计算。eL对于单跨轴: 12miLieWL所以4964.9371.7.3281.520e m而 ()()101hiieeRFLLMN38.9546378.9546371)59.0(46281.5)03.29Nm(5)由轴向推力引起作用于轴上的弯矩 的计算。AM的粗略计算:A当 或轴上任一混合器 时,取 2pMPa0i0.2APaNm故 0.13.520.74ANm所以 RA所以 22298.1.461.3ten Nm南昌航空大学科技学院学士学位论文20所以 3261.27.4.5dm前面计算中取轴径为 ,故强度符合要求。803.6.5 按轴封处(或轴上任意点处处)允许径向位移验算轴径因轴承径向游隙 、 所引起轴上任意点离图中轴承距离 处的位移。S x对于单跨轴:1()2xSxLm轴承径向游隙按照附录 C1 选取,因此传动侧轴承游隙 (传动侧轴承为滚动轴承)0.3单跨轴末端轴承游隙 (该侧轴承为滑动轴承)7S当 时,求得的 即为轴封处的总位移,oxlx1247503Hm所以 .735( )0.14964x m由流体径向作用力 所引起轴上任意点离图中轴承距离 处的位移。hiFx对于单跨轴:两端简支的单跨轴且 , 135oxlL2x南昌航空大学科技学院学士学位论文2122()()6hiiiixLFxxEIL而4448096LdI m所以 2233.5(71)354713522()()2096496x8944696= 0.18一端固支另一端简支的单跨轴: 3 332 32()()3(1)2|(1)62 6ihi hixLLi i i LiF FxLx xxEI EI 代入已知数据可得 21.08.431.0.460.5x m由混合轴与各层圆盘(混合器及附件)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 处产生的位移 按下式计算 x3x32()1XxkeKnm对两端简支单跨轴: 32(1)(1)13|()ee exLeXe eLxK 代入已知数据可得 1.746XK所以 320.709554()x m对一端固支一端简支单跨轴:南昌航空大学科技学院学士学位论文222333312(1)()()|(1)9exLeee eXxLxK 代入已知数据可得: 6.240XK所以 320.735154()Xm一般单跨轴传动侧支点的夹持系数 介于简支和固支之间,此时 值应取式和式之2 2中间值,查附录 C4 取 20.6K查附录 C5 得222(1)固 简 简 m所以 0.3.60318.60248m322()K固 简 简所以 .51.95.5总位移及其校核对于刚性轴:123XXm所以 0.4.08.1540.29m验算应满足下列条件:X轴封处允许径向位移 按下式计算:()oxl()30.1oxlKdm径向位移系数,按附录 C61 选取3 30.K所以 ().80.2xlo则满足 X南昌航空大学科技学院学士学位论文233.6.6 轴径的最后确定由以上分析可得,混合轴轴径 满足临界转速和强度要求,故确定轴径为d。80m混合轴轴封的选择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 ,功率消耗约为填料密封1%的 。故采用机械密封。30%南昌航空大学科技学院学士学位论文244 支撑装置设计4.1 混合机的支承部分4.1.1 机座立式混合机设有机座,在机座上要考虑留有容纳联轴器,轴封装置和上轴承等不见的空间,以及安装操作所需的位置。 机座形式分为不带支承的 J-A 型和带中间支承的 J-B 型以及 JXLD 型摆线针轮减速器支架,由文献3中的 2.8 用立式减速器的减速器机座的系列选用,当不能满足设计要求时参考该系列尺寸自行设计。由于混合轴轴向力不大,联轴器为夹壳式故选用 JA 型机座,由于减速器轴径为 65mm,故选用 JA65该机座结构如图 4-1 所示如图 4-1 上轴承支承装置4.1.2 轴承装置上轴承:设在混合机机座内。当混合机轴向力较小时,可不设上轴承,(如 J-A型机座),但应验算减速机轴承承受混合轴向力的能力。当混合机轴向力较大时,须设上轴承:若减速机轴与混合轴采用刚性连接,可在机座中设一个上轴承,以承担混合机轴向立和部分劲向力,如图(5-2)所示:若减速机轴用非刚性连接,可在机座中设两个轴承。当混合的轴向力很大时,减速机轴与混合轴应用采用非刚性连接,南昌航空大学科技学院学士学位论文25应在机座中设两个上轴承或在机座中设一个上轴承并在容器内或填料箱中再设支承装置。轴承盖处的密封,一般上端用毛圈,下端采用橡胶油封。4.2 下支撑座的设计4.2.1 轴承的选型底轴承:设在容器底部,起辅助支承作用,只承受劲向荷载。轴衬和轴套一般是整体式,安装时先将轴承座对中,然后将支架焊于罐体上或将轴承固定于池中预埋件上。底轴承分以下两种:1. 罐装底轴承:罐用底轴承用于容药混合中,需加压力清水润滑,不能空罐运转,其结构为滑动轴承形式。(1) 适用于大直径容器的三足式底轴承,如图 4-2 所示,图 4-2 三足底轴承(2) 可折式底轴承可分为焊接式与铸造式两类。此种结构形式可不拆混合轴即能将底轴拆下。可拆式底轴承尺寸和零件材料。2. 下底轴承:用于混合池或反应池中。其结构形式分为滚动轴承座和滑动轴承两种:(1) 滚动轴承座:在滚动轴承内和滚动轴承座空间须填润滑脂。滚动轴承必须严格密封,以防止泥沙和易沉物质的磨损。(2) 滑动轴承座:这种轴承必须注压力清水进行冲刷和润滑,在混合机起动前应先接通清水,水量不超过 1L/min。滑动轴承材料:滑动轴承中轴衬和护套的材料应选择两中不会胶合的材料。橡南昌航空大学科技学院学士学位论文26胶轴承内环工作面与轴的间隙可取 0.05-0.2mm。在内环工作面应轴向均布 6-8 条梯形截面槽,尖角圆滑过渡。4.2.2 支撑套的设计根据上面所选轴承知,支撑套的材料应选 45#钢,且轴承套的内径为轴承的外径。查国标一般选 20mm 的板厚作为支撑套的原材料,该图形设计由上面选择的轴承座的类型根据文献3选 GPF-80 型,如图 5-3 所示:图 4-3 下滑动轴承机座南昌航空大学科技学院学士学位论文275 轴的密封5.1 密封装置的类型用于机械混合反应器的轴封主要有两种:填料密封和机械密封。轴封的目的是避免介质通过转轴从混合容器内泄漏或外部杂质渗入混合容器内。5.2 轴的密封选择填料密封结构简单、制造容易,适用于非腐蚀性和弱腐蚀性介质、密封要求不高、并允许定期维护的混合设备。1填料密封的结构及工作原理填料密封的结构由:底环、本体、油环、填料、螺柱、压盖及油杯等组成。在压盖的压力作用下,装在混合轴与填料箱本体之间的填料,对混合轴表面产生径向压紧力。由于填料中含有润滑剂,因此,在对混合轴产生径向压紧力的同时,使混合轴得到润滑,而且阻止设备内流体的逸出或外部流体的渗入,达到密封目的。2填料密封的选用根据填料的性能选用:当密封要求不高时,选用一般石棉或油浸石棉填料,当密封要求高时,选用膨体聚四氟乙烯、柔性石墨等填料。各种填料材料的性能不同,按表选用。填料名称 介质极限温度 C 介质极限压力 Mpa 线速度 m/s 适用条件油浸石棉填料 450 6 -蒸汽、空气、工业用水、重质石油产品、弱酸性等聚四氟乙烯纤维编结填料 250 30 2强酸、强碱、有机溶剂聚四氟乙烯石棉盘根 260 25 1酸碱、强腐蚀性溶液、化学试剂等石棉线或石棉线与尼龙线浸渍聚四氟乙烯填料300 30 2 弱酸、强碱、各种有机溶剂等柔性石墨填料 250-300 20 2 醋酸、硼酸、柠檬 酸盐酸等酸类膨体聚四氟乙烯石墨盘根 250 4 2强酸、强碱、有机溶液南昌航空大学科技学院学士学位论文28因为在水处理中对密封要求不高,只要能够阻止设备内流体的逸出或外部流体的渗入,达到密封目的即可。根据以上的填料密封的介绍,本课题的密封装置选用:油浸石棉填料填料密封。5.3 封口锥结构选型与计算符号说明轴向力系数;A封口锥的连接系数;B内筒体厚度附加量, ;aCm夹套厚度附加量, ;b容器内径, ;1D夹套内径, ;2m夹套封头与容器封头的连接园直径, ;1d m容器外壁至夹套壁中面的距离oe210.5()(2)DS封口锥连接的强度系数;14f与封口锥相接的夹套加强区的实际长度,或连接封口锥与夹套Rl的第一道环焊缝至折边锥体切线的距离, ; m工作或试验条件下容器内的设计压力, ;1p MPa工作或试验条件下夹套或通道内的设计压力, ;2夹套或通道的许用内压力, ;容器筒体的实际壁厚, ;1SPa夹套筒体、封口锥或通道的实际壁厚, ;2 MPa夹套筒体、封口锥或通道的计算厚度, ;R容器壳体与夹套壳体的间距系数;南昌航空大学科技学院学士学位论文29容器壳体与夹套壳体强度比系数;封口锥连接长度系数;封口锥相对有效承载长度系数;封口锥过渡区转角内半径系数;设计温度下容器壳体材料的许用应力, ;1 MPa设计温度下夹套壳体或通道材料的许用应力, ;2计算的焊缝系数;1R夹套筒体的纵焊缝系数;2P容器筒体的环焊缝系数;1夹套筒体的纵焊缝系数;2选择(a)型结构a.轴向力系数 A21Dd式中: ,1200.4ND(50)dNm即 ,取1572d所以280.895A辅助系数 、 、 、 、 、 、(1R2)南昌航空大学科技学院学士学位论文30容器壳体与夹套壳体的间距系数 2()oeDSC上式中: 210.5()(2)0.5(184)(70216)4oSDm所以 41.898(.)因所选封口锥结构为(a)型,故封口锥过渡区转角内半径系数 。0封口锥连接长度系数 ,对于 有45o20.4520.89.容器壳体于夹套壳体强度比系数 11112122()() (). 2()aaaabbSCDSpDPDSCSC 103(6.8)170(6.8)0.5871(0.587.)10.5123(6.)23(6424 .2计算的焊缝系数 、1R210.85R2封口锥相对有效承载长度系数 R12+mins4cos;所以 0.89.ii5封口锥的连接系数 B2123min(;)bSCBXD式中:南昌航空大学科技学院学士学位论文31121 1cos()4sRXf对于 ,|min;f所以 1.09f则 1cos451.7(0.491.)2.8.28csoX2Rf20.61.30.7.6o对于 ,o2()1()5.31.89oz2.75.504f所以 .40.3.4X123 4()cosRff,30f4f所以 1.7.2()15.07909cos4X则 1.8.B封口锥的许用内应力 222()bpSCBpDA所以 213(4.8)09.45 0.6390MPa封口锥壁厚应等于或大于与其相连接的夹套筒体壁厚,故取封口锥壁厚为 。14m南昌航空大学科技学院学士学位论文32总 结两个多月的毕业设计在忙碌中就快要结束了,在这两个多月的时间里,在毕业设计之余还要兼顾找工作,因此,在这段时间里我觉得生活非常的充实.不但在毕业设计中巩固了以前的知识,而且在人生道路上学到在校园学不到的社会交际.毕业设计是大学四年所学知识的一个考察,它兼顾了四年中所学的基础和专业知识,因此不同于以前的课程设计,毕业设计是课程设计一个质的飞越.认识到这点,我对待毕业设计的态度也不敢懒散,一直抱以认真谨慎的学习态度.在接到毕业设计课题后首先要做的就是搜集各方面的资料,以前的课程设计都是老师给出的,不用自己去烦恼。但是毕业设计就不同了,它是一个综合设计,很多资料,数据都需要自己通过各种途径搜集得到。虽然毕业设计内容繁多,过程繁琐但我的收获却更加丰富。提高是有限的但提高也是全面的,正是这一次设计让我积累了无数实际经验,使我的头脑更好的被知识武装了起来,也必然会让我在未来的工作学习中表现出更高的应变能力,更强的沟通力和理解力。顺利如期的完成本次毕业设计是我最大的动力,让我了解专业知识的同时也对本专业的发展前景充满信心。在本次设计中,要用到许多基础理论,由于有些知识已经遗忘,这使我们要重新温习知识,因此设计之前就对大学里面所涉及到的有关该课题的课程认真的复习了一遍,开始对本课题的设计任务有了大致的了解,并也有了设计的感觉。同时,由于设计的需要,要查阅并收集大量关于机械制造方面的文献,进而对这些文献进行分析和总结,这些都提高了我们对于专业知识的综合运用能力和分析解决实际问题的能力。通过本次设计还使我更深切地感受到了团队的力量,在与同学们的讨论中发现问题并及时解决问题,这些使我们相互之间的沟通协调能力得到了提高,团队合作精神也得到了增强。可以说,毕业设计体现了我们大学四年所学的大部分知识,也检验了我们的综合素质和实际能力。南昌航空大学科技学院学士学位论文33参考文献1 李庆华主编. 材料力学 (第二版).成都:西南交通大学出版社,20022 成大先主编. 机械设计手册 (第四版).北京:化学工业出版社,20023 朱孝录主编. 机械传动装置选用手册 .北京:机械工业出版社,19994 何鸣新、钱可强主编. 机械制图 (第四版).北京:高等教育出版社,20015 陈秀宁主编. 机械设计基础 (第二版).杭州:浙江大学出版社,19996 唐金松主编. 简明机械设计手册.上海:上海科学技术出版社,19927 何镜民主编. 公差配合使用指南.北京:机械工业出版社,19908 唐保宁、高学满主编. 机械设计与制造简明手册.上海:同济大学出版社,19939 甘永立主编. 几何量公差与检测. 上海:上海科学技术出版社,200510 方昆凡主编 . 公差与配合技术手册.北京:北京出版社,199911 张祖立,机械设计,中国农业出版社,2004.8。12 哈尔滨工业大学,李益民,机械制造工艺设计简明手册,机械工业出版社,2008。13.化工轻工设备机械基础.成都:科技大学出版社,1988 年14.过程装备控制技术及应用.北京:化学工业出版社.2001 年15 璞良贵,纪名刚主编.机械设计.第七版.北京:高等教育出版社,200116 金国淼等.搅拌设备(化工设备设计全书). 北京: 化学工业出版社,200217 徐灏主编,机械设计手册.北京:机械工业出版社,1995.1218 李克永.化工机械手册. 天津: 天津大学出版社,1991.519 Bd.H.ErnstDie Hebezeuge,199920 Lawrence S. Gould. Solid Modelers Are Doing More of the Manual Design Work21 Dirk Spindler Georg von Petery INA-Schaeffler KG. Angular Contact BallBearings for a Rear Axle Differential.SAE ,200322 Bathala C. Redlaty, V. S. Muvthy, Madaboosi S. Ananth, Chamarti D. P. Rao. Modeling of continuous Fertilizer Cranulation process for control. Part. Part. Syst. Charact 15(1998):156-160南昌航空大学科技学院学士学位论文34致 谢为期两个多月的毕业设计就要结束了,我也顺利的完成了我的课题设计,在此之际我要衷心的感谢在设计过程中一直帮助我的老师。我要感谢张绪坤指导老师,老师在整个设计过程中对我的影响很大,设计过程中的很多个难点都是在老师的悉心指导下才克服的。也因为这样,和老师之间存在着师生心理障碍一下全无,我也就大方的有问题就问,有想法就提,这也使得我能更多的发现设计中存在的问题,并解决问题。老师严谨的治学态度,渊博的专业知识,诲人不倦教学精神,在学术上和为人上都是我们的楷模和榜样。同时我还要感谢跟我一起参与设计的同学,虽然我们课题不同,但是都能在讨论中发现各自的问题,并互相提出解决的方法,设计能够顺利完成,也因为他们的帮助。结束代表着新的开始,新的征程,本次的毕业设计将会成为我今后工作,学习生活中的一份坚实的基础和保证。从中吸取的经验教训也将成为我们在今后生活道路上的一笔财富,挫折永远是前进道路上所必须面对的,相信我们的未来会走的更好,也可以让我们大学的老师放心。真心的感谢在大学帮助过我的老师和同学们,再次感谢你们!南昌航空大学科技学院学士学位论文双轴无重力粉体混合机混合单元的设计学生姓名:陈强华 班级:088105403 指导老师:张绪坤摘要:混合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,混合操作是从化学工业开始的, 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。在工业生产中,大多数的混合操作均系机械混合,以中、低压立式钢制容器的混合设备为主。混合设备主要由混合装置、 轴封和混合罐三大部分组成。本设计的课题是双轴无重力粉尘混合机主要涉及反应混合机的混合单元的设计,主要包括混合罐、电动机及减速器的选型、支撑装置设计、 轴的密封设置的设计。关键词:混合机 双轴无重力 混合单元 机械设计指导老师签名:
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