攪拌器的設(shè)計(jì)【含CAD圖紙優(yōu)秀畢業(yè)課程設(shè)計(jì)論文】

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購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 摘 要 本課題主要介紹了攪拌器在化工工業(yè)中的應(yīng)用，研究現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢(shì)； 通過(guò)對(duì)罐體設(shè)定 為筒體式 以及攪拌介質(zhì)確定 為丙烯酸和醋酸 ， 夾套介質(zhì)為水蒸氣，來(lái)設(shè)計(jì)并選用推進(jìn)式攪拌器。其中包括了對(duì)攪拌功率的計(jì)算；附件的選取； 攪拌器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；攪拌器強(qiáng)度計(jì)算及其校核；攪拌軸與攪拌器的連接；電機(jī)、機(jī)架、聯(lián)軸器等一系列傳動(dòng)裝置的選擇；以及計(jì)算筒體封頭厚度與穩(wěn)定性校核；筒體開(kāi)孔及補(bǔ)強(qiáng)。根據(jù)所設(shè)計(jì)的攪拌器繪制出相應(yīng)的裝配圖以及零件圖。最后，在對(duì)自己所設(shè)計(jì)的進(jìn)行總結(jié)。 關(guān)鍵詞： 攪拌器；推進(jìn)式；設(shè)計(jì)；校核； 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 of in of of to of of of of a of of to of to in of my 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 目 錄 1 引言 ··························································································· 5 述 ························································································ 5 究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) ··································································· 5 文研究的目的、內(nèi)容和意義 ······················································· 6 課題的設(shè)計(jì)思路及設(shè)計(jì)條件 ······················································· 6 計(jì)思路 ··········································································· 6 計(jì)條件 ··········································································· 6 2 攪拌軸功率的確定 ········································································· 7 諾準(zhǔn)數(shù)的計(jì)算 ········································································· 7 e 對(duì)攪拌功率的影響 ··································································· 8 拌功率 確定 ····································································· 9 3 攪拌器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及計(jì)算 ···························································· 10 拌器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ······································································· 10 構(gòu)形式 ········································································· 10 構(gòu)尺寸 ········································································· 10 4 攪拌軸的設(shè)計(jì)與校核 ····································································· 13 拌軸的力學(xué)結(jié)構(gòu) ···································································· 13 的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ·········································································· 13 拌軸機(jī)械計(jì)算 ······································································· 13 扭轉(zhuǎn)變形計(jì)算攪拌軸的軸徑 ············································· 13 強(qiáng)度計(jì)算攪拌軸的軸徑 ··············································· 14 據(jù)臨界轉(zhuǎn)速核算軸徑 ······················································· 16 拌器浸入溶液深度的確定 ························································ 18 5 功率的確定及攪拌器槳葉的校核 ······················································ 18 動(dòng)機(jī)的計(jì)算功率和額定功率 ····················································· 18 動(dòng)機(jī)計(jì)算功率的確定 ······················································· 18 動(dòng)機(jī)額定功率的確定 ······················································· 19 拌器設(shè)計(jì)功率 ··································································· 19 進(jìn)式攪拌器的強(qiáng)度計(jì)算 ··························································· 19 葉材料的許用應(yīng)力 ································································· 22 葉的校核 ············································································· 23 葉設(shè)計(jì)的其他要求 ································································· 23 拌的附件 ············································································· 23 6 攪拌器與攪拌軸的連接 ·································································· 23 拌器軸與軸套的連接 ······························································ 23 連接的強(qiáng)度計(jì)算及校核 ··························································· 24 連接的剪切強(qiáng)度計(jì)算及校核 ············································· 24 連接的擠壓強(qiáng)度計(jì)算及校核 ············································· 24 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 7 傳動(dòng)裝置 ···················································································· 25 動(dòng)機(jī)的選型 ·········································································· 25 速機(jī)的選型 ·········································································· 25 架選型 ················································································ 26 裝底蓋的選擇 ······································································· 26 緣法蘭的選擇 ······································································· 26 軸器的選取 ·········································································· 27 封 ······················································································ 27 承的確定 ············································································· 28 8 筒體及封頭的強(qiáng)度設(shè)計(jì) ·································································· 28 筒體和封頭厚度的確定 ··························································· 28 內(nèi)壓時(shí)筒體厚度確定 ······················································· 28 內(nèi)壓時(shí)封頭厚度的確定 ···················································· 29 外壓時(shí)筒體厚度確定 ······················································· 30 外壓時(shí)下封頭厚度的確定 ················································ 31 力試驗(yàn)及應(yīng)力校核 ·························································· 32 套筒體及封頭厚度的確定 ························································ 32 套筒體厚度計(jì)算 ····························································· 32 套封頭厚度的確定 ·························································· 33 壓試驗(yàn)狀態(tài)下的穩(wěn)定性校核 ····················································· 33 套試驗(yàn)壓力 ··································································· 33 筒體的校核 ··································································· 34 9 開(kāi)孔和開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng) ··········································································· 34 斷管口是否需要開(kāi)孔不強(qiáng) ························································ 34 口 d 的開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算 ······························································ 35 口 a 開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算 ································································· 36 10 總結(jié) ························································································· 36 謝辭 ······························································································· 38 參考文獻(xiàn) ························································································· 39 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 攪拌器的設(shè)計(jì) 1 引 言 述 縱觀現(xiàn)在市場(chǎng)的需求， 攪拌器在化工工業(yè)中起著重要的作用并且得到了廣泛的應(yīng)用 ，不管是在實(shí)驗(yàn)室制備某種水溶液，或者是在工業(yè)上攪拌水泥，使之能均勻的混合，攪拌器都起了至關(guān)重要的作用。攪拌器的用途很廣泛，它主要能使物質(zhì)間進(jìn)行攪拌、 混合，使物質(zhì)處于懸浮、分散的狀態(tài)。尤其是在工業(yè)生產(chǎn)中，攪拌器的應(yīng)用更大大的降低了人員在生產(chǎn)有毒或者對(duì)人體皮膚有傷害的化工用品時(shí)的危害。同時(shí)用電動(dòng)代替手動(dòng)不僅提高了生產(chǎn)效率，而且還大大的提高了產(chǎn)品的質(zhì)量， 顯然， 攪拌器 已然 成為化工生產(chǎn)中不可或缺的一部分。 究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 國(guó)外 研究現(xiàn)狀： 美國(guó) 合設(shè)備公司 研發(fā)了 列槳；德國(guó) 司 也相繼研發(fā)出了 德 ；法國(guó) 司 研發(fā) 了 ；加拿大公司也 研發(fā) 了 流槳。 [1] 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn) 狀： 北京化工大學(xué)和華東理工大學(xué)分別開(kāi)發(fā)了 流槳和翼型槳；中國(guó)石油化工學(xué)院的沈惠平教授等人也研發(fā)出了一種新型高效并且容易加工的軸流式攪拌葉輪；燕山石油化工有限公司設(shè)計(jì)院還設(shè)計(jì)了一種能配置大功率電機(jī)的復(fù)合式攪拌器；大型石化企業(yè)也與浙江大學(xué)合作開(kāi)發(fā)出了攪拌槽式反應(yīng)器的智能化輔助選型和設(shè)計(jì)軟件。 發(fā)展趨勢(shì)： 隨著社會(huì)的進(jìn)步、科技的發(fā)展，化工行業(yè)等各個(gè)領(lǐng)域?qū)τ跀嚢璨僮鞯囊笤絹?lái)越多，而且對(duì)于攪拌的物料來(lái)說(shuō)也越來(lái)越復(fù)雜了，不再是局限于那種低粘度的流體，也會(huì)遇到高粘度的。對(duì)于現(xiàn)在，攪拌器的研究也成為了一個(gè)熱點(diǎn)，攪拌器 正在向大型化、微型化和集成化、連續(xù)化、智能化、節(jié)能化以及高粘度化的趨勢(shì)發(fā)展 。 [2]相信在不久之后，攪拌器的發(fā)展會(huì)越來(lái)越快，而且能越來(lái)越滿(mǎn)足行業(yè)的需求。 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 文研究的 目的、 內(nèi)容和意義 研究目的 ： 本次設(shè)計(jì) 攪拌器的目的是 為了 借助攪拌器的作用使 丙烯酸和醋酸能夠得到充分的混合，以便于能夠使他們充分反應(yīng) 。 研究意義 ： 設(shè)計(jì)這個(gè) 攪拌器 能夠避免手動(dòng)攪拌對(duì)人體帶來(lái)的危害，而且 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用 也方便，能夠在化工生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用 。 研究?jī)?nèi)容： 本課題要求 在 給定一個(gè)容積為 10L 的罐體，設(shè)計(jì) 出能在這個(gè)給定的容器中攪拌丙烯酸和醋酸并且使 其能均勻混合的攪拌器，而且 使用方便， 能平穩(wěn)工作 。本設(shè)計(jì)主要涉及到化工工業(yè)中攪拌器的設(shè)計(jì)，主要進(jìn)行的設(shè)計(jì)包括：攪拌功率的設(shè)計(jì)；攪拌器結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及其直徑校核；攪拌器的強(qiáng)度計(jì)算及其校核；還有減速機(jī)、 機(jī)架、電機(jī)、安裝底蓋、聯(lián)軸器等一系列傳動(dòng)裝置的選擇；筒體所承受的壓應(yīng)力的校核；然后 根據(jù)這些設(shè)計(jì)來(lái)畫(huà)出相應(yīng)的裝配圖和零件圖。 課題的設(shè)計(jì)思路 及設(shè)計(jì)條件 計(jì)思路 此次設(shè)計(jì)的思路可以分為以下幾個(gè)步驟： (1) 根據(jù)給定的 拌軸轉(zhuǎn)速、介質(zhì)密度、粘 度 來(lái)確定出攪拌功率以及攪拌器的類(lèi)型； (2) 結(jié)合攪拌器類(lèi)型及給定設(shè)備的情況，來(lái)給定攪拌軸的長(zhǎng)度以及設(shè)計(jì)出合理的攪拌軸軸徑； (3) 根據(jù)計(jì)算所得的攪拌軸功率、攪拌軸軸封處的摩擦損耗功率來(lái)對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行選型； (4) 根據(jù)以上所設(shè)計(jì)出的在來(lái)選定減速機(jī)、聯(lián)軸器、機(jī)架、安裝底蓋等傳動(dòng)裝置； (5) 最后再對(duì)容器由于攪拌器運(yùn)作所引起的壓應(yīng)力進(jìn)行校核，以及容器的開(kāi)孔和開(kāi)孔 補(bǔ) 強(qiáng)。 計(jì)條件 此次設(shè)計(jì)的條件如表 1及表 1示： 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 表 1口表 符號(hào) 規(guī)格 法蘭標(biāo)準(zhǔn)號(hào) 用途或名稱(chēng) 連接面形式 a 料口 -- b 蒸汽進(jìn)口 RF c 孔 -- 鏡 -- e 蒸汽出口 RF f 用口 RF g 用口 RF h 用口 RF j 用口 1作條件 流體名稱(chēng) 丙烯酸、醋酸 筒體內(nèi)徑 2400體特點(diǎn) 甲 腐蝕危害 筒體高度 2800度 31050 /Kg m 設(shè)計(jì)溫度 100C 粘度 設(shè)計(jì)壓力 攪拌強(qiáng)度 適中 運(yùn)行狀態(tài) 連續(xù)操作 材料 316 液體高度 2400拌軸轉(zhuǎn)速 150操作溫度 90C 2 攪拌 軸 功率的確定 諾準(zhǔn)數(shù) 計(jì)算 由文獻(xiàn) [3]知，雷諾數(shù)符號(hào)為 計(jì)算公式為： 2 ??(2式中： 攪拌器直徑 ， m； n ─ 攪拌軸轉(zhuǎn)速， r/s ; ? ─ 攪拌液體密度， 3g / 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 ? ─ 液體黏度， 。 由條 件可以知道： 31 0 5 0 /?， n r s? ， pa s? ??， 代入 (2得： 2 ??20 . 8 2 . 5 1 0 5 00 . 1 9 1000??? 0?? 2.2 攪拌功率的影響 根據(jù)此次要求 ， 決定采用推進(jìn)式攪拌器來(lái)達(dá)到設(shè)計(jì)目地。 因此，我們得考慮到影響攪拌功率的因素，因?yàn)?68 1 0?，是屬于強(qiáng)湍流的區(qū)域，所以我們還得考慮筒體中是否有擋板，擋板的寬度和數(shù)量都會(huì)對(duì)攪拌功率造成很大的影響，本次設(shè)計(jì)我們講采用常用的直立式平擋板，通過(guò)用擋板系數(shù)擋板系數(shù)公式定義為： 12( / )b b D n? (2中： 擋板寬度 擋板的個(gè)數(shù) 在b 時(shí)，擋板系數(shù)越大，攪拌功率就會(huì)越 小。但是當(dāng)b 時(shí)，系數(shù) 越大 大，攪拌功率 則會(huì)越小 。因此 我們就 把b 的情況，作為是全擋板條件，當(dāng) K??時(shí)， 就 稱(chēng) 其 為部分擋板條件。通常認(rèn)為， 在 用 4 塊擋板 的 時(shí) 候 ，b 1~1()12 10 就可以認(rèn)定為是全擋板條件。 此次設(shè)計(jì)我們采用的就是 4 擋板，因此可以認(rèn)定為是全擋板的條件。 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 拌功率 確定 此次設(shè)計(jì)我們采用常用的三葉式的推進(jìn)式攪拌器，并且 1根據(jù)圖 2以看出：當(dāng) 1000000的時(shí)候，0時(shí)我們 可以認(rèn)定0 由上面計(jì)算可以知道 68 1 0?， 所以查圖 2可以得到：0 圖 2進(jìn)式攪拌器功率準(zhǔn)數(shù)0P[3] 圖中縱坐標(biāo)為攪拌器功率準(zhǔn)數(shù)0P,橫坐標(biāo)為雷諾準(zhǔn)數(shù) 攪拌功率 350kP n D?? (2由文獻(xiàn) [3]知，當(dāng)計(jì)算攪拌器在標(biāo)準(zhǔn)幾何參數(shù)關(guān)系條件下時(shí)，其功率準(zhǔn)數(shù)校正總系數(shù) 1k? 。 由條件可得： 350kP n D?? 351 0 . 3 4 1 0 5 0 2 . 5 ( 0 . 8 )? ? ? ? ? 因此，攪拌器的攪拌功率就為 也就是攪拌軸的功率為 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 3 攪拌器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及計(jì)算 拌器結(jié)構(gòu)設(shè) 計(jì) 構(gòu)形式 推進(jìn)式葉輪 的形狀有點(diǎn)復(fù)雜，葉片的加工比其他槳葉更不易加工。本次設(shè)計(jì)我們采用的是將攪拌器的軸套用止動(dòng)螺釘和鍵連接在攪拌軸上，接著用螺母擰在軸端用來(lái)支撐住葉片和軸套。此次設(shè)計(jì)采用的這種結(jié)構(gòu)是利用 蓋帽來(lái)保護(hù)軸端螺紋，非常實(shí)用于腐蝕性介質(zhì)的場(chǎng)合 。 如圖 3構(gòu)所示： 圖 3進(jìn)式攪拌器槳葉展開(kāi)圖 推進(jìn)式攪拌器的旋轉(zhuǎn)方向會(huì)使槳葉前表面成為螺旋面的一部分，其后表面就會(huì)成為常用的二次拋物面或者圓弧面。螺旋面是不可以展開(kāi)的，因此我們只能夠采取近似的辦法來(lái)將槳葉展開(kāi)。把垂直于攪拌軸線上的平面 當(dāng)作是槳葉的投影面，然后再把槳葉斷面在這上面的投影近似展開(kāi)，就可以得到推進(jìn)式攪拌器槳葉的展開(kāi)面，展開(kāi)的面上就會(huì)得到槳葉的實(shí)際寬度。 構(gòu)尺寸 (1) 圖 3的 A 是由槳葉展開(kāi)面起點(diǎn)到坐標(biāo)原點(diǎn) (軸套中心 )的距離。 10 . 1 6 7 5 0 . 6 6 6 ( ) d m m??(3 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 參考文獻(xiàn) [4]可知，軸套外徑一般為1 ( 0 . 1 6 0 . 2 ) 通常取1 0 . 2 0 . 2 0 . 8 0 . 1 6 m? ? ? ?。 (2) 將 從葉片前端的地方 到軸承的長(zhǎng)度 分為 10 等分，使 其 半徑分別 是0r、1r、…、10r，對(duì) 應(yīng)的葉寬 就 為0b、1b、…、10b。 用 i 來(lái)表示任意的值，因此 任意半徑 是ib， ? ?21k (3式中： 值如下： 表 3 (3) 沿著軸套的槳葉展開(kāi) 的 寬度 b 為： 2102 2 2014s i n 4m ?(3式中： ? 一槳葉根部（軸套處）斷面與攪拌軸軸線的夾角 9 0 ( )???? (3式中： ? 一槳葉根部（軸套處）的螺旋截面升角 ?(3由上可知： 160id 800jD 代入 (3得 ： ? 所以 ? 其中 ? 、 ? 角如圖 3示： 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 圖 3進(jìn)式攪拌器的斷面示意圖 取 3中數(shù)據(jù)0 ，代入式 (3，可得：0 2 2 7 在把0 2 2 7 ? ，1 160d 代入 (3得： 。 因此，我們此本設(shè)計(jì)就取軸套長(zhǎng)度為 210。 (4) b 處槳葉寬度的半徑 r 計(jì)算公式如下： ? ?10- 0 . 5br d m （ ） (3把1 160d 0 2 2 7 代入式 (3得： 1 01 9 9 . 0 90 . 5 ) 1 6 0 ( 0 . 5 ) 6 0 . 0 22 2 7 . 5br d m ? ? ? ? ?（ 。 (5) 沿軸套的槳葉根部展開(kāi)圓弧半徑210 . 2 5 ( 0 . 5 )bR b r d m m? ? ? (3把 ， ，1 160d 入式（ 3得： 2 2 2 210 . 2 5 ( 0 . 5 ) 0 . 2 5 1 9 9 . 0 9 ( 6 0 . 0 2 0 . 5 1 6 0 ) 1 7 1 . 8 0bR b r d m m? ? ? ? ? ? ? ? ? (6) 查文獻(xiàn) [1]知，當(dāng)槳葉直徑 1000jD 時(shí)候，對(duì)鋼制的槳葉，其前端的厚度 我們 可以取 34槳葉根部靠近軸套處的厚度可 按 0 0 于我們這次槳葉設(shè)計(jì)采用的是 316 不銹鋼材料，因此，我們就選定前端厚度為 4葉根部靠近軸套的厚度 可取 (24～ 48)次設(shè)計(jì) 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 就取 28 4 攪拌軸的設(shè)計(jì)與校核 在對(duì)攪拌軸 進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，我們一般要從四個(gè)因素去考慮： ① 攪拌軸的扭轉(zhuǎn)變形； ② 從臨界轉(zhuǎn)速去核算軸徑； ③ 彎扭矩共同作用的強(qiáng)度； ④ 攪拌軸在軸封處的允許徑向位移?？紤]完這些因素之后所得到的軸徑只算是危險(xiǎn)截面處的軸徑，一般在得出攪拌軸的實(shí)際直徑的時(shí)候，還得考慮到其腐蝕裕量，最后在根據(jù)算出來(lái)的軸的直徑圓整為現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)的軸徑。 拌軸 的力學(xué)結(jié)構(gòu) 對(duì)攪拌軸進(jìn)行設(shè)定： ① 攪拌器 及其 軸上的其它零件的各種力 都設(shè)定為 作用在零件軸套的中間； ② 攪拌軸 除了 受到扭矩 的 作用以外，還應(yīng)該考慮到攪拌器上流體的徑向力及攪拌軸跟攪拌器在組合的時(shí)候重心的地方質(zhì)量會(huì)騙心所引起的離心力的作用； ③ 此次設(shè)計(jì)的聯(lián)軸器連接的可拆的軸可以看成是整體軸。 由這些設(shè)定我們可以將此次懸臂軸的受力簡(jiǎn)化成為簡(jiǎn)支梁來(lái)看。 的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 通過(guò)已知條件，我們可以知道此次設(shè)計(jì)筒體內(nèi)的介質(zhì)粘度為 ? ， 由此可以看出粘度系數(shù)很小，因此可看出攪拌軸在筒內(nèi)受到的扭轉(zhuǎn)力不大。所以本次設(shè)計(jì)攪拌軸上只要安裝一個(gè)攪拌器就可以滿(mǎn)足條件要求，因此攪拌軸兩端可確定為階梯軸。 拌 軸機(jī)械計(jì)算 扭轉(zhuǎn)變形計(jì)算 攪拌軸的軸徑 由文獻(xiàn) [5]知，軸的直徑為： ? ? m a 5 5 . 4m (4式中： 攪拌軸傳遞的最大扭矩； 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 ??? — 軸的許用扭轉(zhuǎn)角， m ，對(duì)于懸臂軸來(lái)說(shuō)， ? ? m? ? ； G — 切變模量，由文獻(xiàn) [6]知，鋼材的 G 值約為 80為80000 m a x 19553M n ?? (4式中： 1?一傳動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)效率，由文獻(xiàn) [1]知，選1 ?因此，m a 8 39 5 5 3 0 . 9 2 1 0 7 . 2 2150 m? ? ? ?， 把m a x 1 0 7 . 2 2 m?代入式 (4得到： 41 41 0 7 . 2 21 5 5 . 4 3 8 . 6 60 . 3 5 8 1 0d m m m m????。 強(qiáng)度計(jì)算攪拌軸的軸徑 2d (1) 尺寸的確定 對(duì)于此次的設(shè)計(jì)，我們采用的是懸臂軸，并且還是等直徑的，如圖 4b）右圖所示，在進(jìn)行計(jì)算前，要先確定出兩個(gè)尺寸。第一個(gè)就是攪拌側(cè)的軸承到傳動(dòng)側(cè)軸承的距離，把它定義為字母 a，第二個(gè)就是攪拌器槳葉到攪拌側(cè)軸承的距離，定義為 L， 通過(guò)文獻(xiàn) [7]機(jī)架的選定，我們可以確定出 a=388而確定出 L=2500 對(duì)于懸臂支撐的攪拌軸的徑向力3110 533? (4把m a x 1 0 7 . 2 2 N m??， 800md m?，代入 (4得： 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 (a) 多層槳葉受力圖 [3] (b) 攪拌軸軸承外的外伸軸 [3] 圖 4臂攪拌軸典型受力圖 1 0 7 . 2 25 3 3 5 3 3 7 1 . 4 4800sp ? ? ?。 (2) 由徑向力引起的軸的彎矩 算 攪拌容器 與攪拌軸 組合質(zhì)量偏心 所 引起的離心力為 (40 . 0 5 7 1 . 4 4 3 . 5 7 2 N? ? ? 徑向力引起的軸的彎矩 ()R p F L?? (4 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 3( 7 1 . 4 4 3 . 5 7 2 ) 2 5 0 0 1 0 1 8 7 . 5 3 ? ? ? ? (3) 由軸向力引起的攪拌軸彎矩 計(jì)算 由文獻(xiàn) [1]知，當(dāng) 2p 或者任一攪拌器 0i??的時(shí)候，取0 m? ，因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)壓力為 以可以取 0 。 把 1 8 7 m?， 0代入公式 : M??(4可得： 1 8 7 . 5 3 0 1 8 7 . 5 3 M N m? ? ? ? ?(4) 彎扭矩共同作用時(shí)軸徑的計(jì)算 把m a x 1 0 7 . 2 2 N m??， 1 8 7 M N m? ，代入公式 22 M?? (4得： 221 0 7 . 2 2 1 8 7 . 5 3 2 1 6 . 0 2 m? ? ?式中： 因此 ,在共同作用下的攪拌軸的直徑2 ? ?32 1 7 . 2 0 5 (4式中： ??? 為攪拌軸的許用剪應(yīng)力，根據(jù)文獻(xiàn) [1]定： ? ? 16b?? ? (4其中 ， 520b M ?，所以 ? ? 520 3 2 . 516 M P a? ??， 因此軸徑2 ? ?32 1 7 . 2 0 5 32 1 6 . 0 21 7 . 2 0 5 3 2 . 3 53 2 . 5 因此，在彎扭矩共同作用下的軸徑2 根據(jù)臨界轉(zhuǎn)速核算軸徑 由 文獻(xiàn) [1]知 ，攪拌器槳葉的直徑為 800 筒體 直徑為 2400 在此我們應(yīng)該要 考慮到在軸上開(kāi)鍵槽的直徑 對(duì)強(qiáng)度影響的強(qiáng)弱 ，所以 在這次設(shè)計(jì)當(dāng)中我們就 選取攪拌軸的直徑為 100 由上面計(jì)算可知道，攪拌軸軸徑已經(jīng)符合扭矩校核以及彎扭矩共同作用的校核，因此我們就進(jìn)行以下對(duì)臨界轉(zhuǎn)速的校核。 (1) 一開(kāi)始我們可以對(duì)攪拌器 質(zhì)量進(jìn)行估算。攪拌器單個(gè)槳葉的長(zhǎng)度 (攪拌器 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 的半徑 )為 400根據(jù)文獻(xiàn) [8]規(guī)定， 我們?nèi)嚢杵鞯钠骄穸葹?18拌器的平均葉寬為 (0 )這次設(shè)計(jì)當(dāng)中，我們就選用 來(lái)算，因此平均葉寬就為 200此一來(lái)就可以把槳葉看成是長(zhǎng)方體 ,查得 316 材料的密度為 37930Kg m ，于是就可以知道質(zhì)量大約為： 3 3 7 9 3 0 0 . 2 0 . 4 0 . 0 1 8 3 4 . 2 6m K g??? ? ? ? ? ? ? 因此可以大約估算出攪拌器質(zhì)量 為 (2) 其次是算出攪拌側(cè)軸的質(zhì)量： 24L ?? ? ?(42( 0 . 1 2 ) 2 . 5 7 9 3 0 2 2 4 . 2 24 ?? ? ? ?剛性軸的有效質(zhì)量 ,計(jì)算公式如下： ? ?24L e ??? ? ? ? (4式中： s?一混合 的 液體密度 ， 1050 3Kg m ， 計(jì)算可得 ： 2 5 3 g?。 (3) 軸的有效質(zhì)量在攪拌器末端處的當(dāng)量質(zhì)量 W ： ? ?221 4 0 2 3 1 9 9420 ???(4把 a=388=25002 5 3 g?代入 (4得到： ? ?221 4 0 0 . 3 8 8 2 3 1 2 . 5 9 9 2 . 5 2 5 3 . 9 0 1 3 0 . 0 14 2 0 2 . 5 0 . 3 8 8W K g? ? ? ? ?? ? ??。 攪拌器的有效質(zhì)量為： 211 c o k jm m D b?? ? ?? ? ? ? ? (4293 4 . 2 6 0 . 1 7 8 0 0 1 9 9 . 0 9 7 9 3 0 c o s 3 2 . 1 1 0 1 4 8 . 5 44 ?? ? ? ? ? ? ? ? ?在末端處所有 當(dāng)量 質(zhì)量的總和為： 1 m??(41 3 0 . 0 1 1 4 8 . 5 4 2 7 8 . 5 5 ? ? 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 (4) 等直徑的 攪拌器懸臂軸的臨界轉(zhuǎn)速為： ? ?2 21 1 4 . 7k L a W? ?(4? ?2 2 1930001 1 4 . 7 1 0 0 2 2 4 . 7 3 m i 0 0 2 5 0 0 + 3 8 8 2 7 8 . 5 5 r? ? ???由文獻(xiàn) [1]知，對(duì)于剛性軸并且是推進(jìn)式的攪拌器而言，攪拌軸操作轉(zhuǎn)速 n 和臨界轉(zhuǎn)速該滿(mǎn)足 ? ?0 . 4 5 0 . 5 5 ～ 并且 ，本次設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)速 1 5 0 m ， 當(dāng)所取攪拌軸軸徑為 d=80時(shí)候， 150 0 . 6 72 2 4 . 7 3?，由此可知，攪拌軸徑 d=100足設(shè)計(jì)要求，所以此次設(shè)計(jì)的攪拌軸直接就為d=100 拌器浸入溶液深度的確定 由文獻(xiàn) [3]知： 攪拌器浸入溶液的深度為： 23 (42 2 4 0 0 1 6 0 03 ? ? 5 功率的確定及攪拌器槳葉的 校核 動(dòng)機(jī)的計(jì)算功率和額定功率 動(dòng)機(jī)計(jì)算功率的確定 電動(dòng)機(jī)計(jì)算功率公式如下： 1 W???(5式中： 拌軸軸功率， 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 處的摩擦損耗功率， 1?一傳動(dòng)裝置各零部件的傳動(dòng)效率 由文獻(xiàn) [1]知，本次設(shè)計(jì)就選用 雙端面軸向帶內(nèi)置軸承的 機(jī)械 密封 (2005型 )，所以 機(jī)械 密封處的摩擦損耗功率計(jì)算公式為： 1 . 2 - 31 . 8 d 1 0P K W? (5式中： 0攪拌軸直徑， 由上設(shè)計(jì)可以知道，攪拌軸的軸徑為 100因此我們可以取軸封處的直徑為 90代入 (5： 1 . 2 - 3m = 1 . 8 9 0 1 0 0 . 4 0P K W? ? ?。 考慮到攪拌軸轉(zhuǎn)速、單向旋轉(zhuǎn)以及安裝形式等各方面的條件，此次設(shè)計(jì)我們選用擺線針輪傳動(dòng)，因此我們可以取1 ?。 由此我們可以求出電動(dòng)機(jī)計(jì)算功率為 ： 1 . 8 3 0 . 4 0 2 . 4 20 . 9 2 W???，圓整為 3W? 動(dòng)機(jī) 額定功率的確定 由于計(jì)算功率 2 W?，因此我們可以選擇額定功率為 3電動(dòng)機(jī)。 拌器設(shè)計(jì)功率們所用的是三葉、單層式的推進(jìn)式攪拌器，因此攪拌器的設(shè)計(jì)功率為： q 1 m= P? ?(5把1 ?， 3W?，m = 5，得： q = 0 . 9 2 3 0 . 4 0 2 . 3 6P K W? ? ?， 因此可算出每個(gè)葉片的設(shè)計(jì)功率為： 2 . 3 6 0 . 7 933 W? ? ? 進(jìn)式攪拌器的強(qiáng)度計(jì)算 如 圖 5示，槳葉的危險(xiǎn)斷面在 ， 其 受到了與攪拌軸平行的垂直力 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 和垂直于攪拌軸線的水平力直力 處；水平力 處。 圖 5葉危險(xiǎn)截面及受力示意圖 [3] (1) 1K、2如下表 5示 : 表 5用力位置系數(shù)1K、2 2) 每 個(gè)葉片的 水平力向力 35 2 5 2 5 1 0 n? ? ? ??(5 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 321 9 1 0 6 1 0 Z n? ? ? ? ? ?(5式中： 設(shè)計(jì)功率； S — 螺距 ； 葉片的個(gè)數(shù)； n — 攪拌軸的轉(zhuǎn)速 ； 把q = W， 3， 800s ， 1 5 0 m 分別代入 (5 (5得： 3 2 . 3 65 2 5 2 5 1 0 3 4 4 . 3 38 0 0 3 1 5 0? ? ??? 3 2 . 3 61 9 1 0 6 1 0 2 0 8 . 7 50 . 6 0 0 8 0 0 3 1 5 0H ? ? ? ?? ? ? (3) 計(jì)算面產(chǎn)生的彎矩 M? 、 M?? 311( ) 1 022 K ?? ? ? ? ? (5312( ) 1 022 K ??? ? ? ? ? (5把 3 4 4 2 0 8 1 ，2 ，1 160d 別代入式 (5 (5，得： 38 0 0 1 6 03 4 4 . 3 3 ( 0 . 6 9 6 )