1810_雙軸無重力粉體混合機(jī)混合單元的設(shè)計1
1810_雙軸無重力粉體混合機(jī)混合單元的設(shè)計1,雙軸無,重力,混合,單元,設(shè)計
南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文1雙軸無重力粉體混合機(jī)混合單元的設(shè)計1 緒論混合可以使兩種或多種不同的物質(zhì)在彼此之中互相分散,從而達(dá)到均勻混合;也可以加速傳熱和傳質(zhì)過程。在工業(yè)生產(chǎn)中,混合操作時從化學(xué)工業(yè)開始的,圍繞食品、纖維、造紙、石油、水處理等,作為工藝過程的一部分而被廣泛應(yīng)用?;旌喜僮鞣譃闄C(jī)械混合與氣流混合。氣流混合是利用氣體鼓泡通過液體層,對液體產(chǎn)生混合作用,或使氣泡群一密集狀態(tài)上升借所謂上升作用促進(jìn)液體產(chǎn)生對流循環(huán)。與機(jī)械混合相比,僅氣泡的作用對液體進(jìn)行的混合時比較弱的,對于幾千毫帕·秒以上的高粘度液體是難于使用的。但氣流混合無運(yùn)動部件,所以在處理腐蝕性液體,高溫高壓條件下的反應(yīng)液體的混合時比較便利的。在工業(yè)生產(chǎn)中,大多數(shù)的混合操作均系機(jī)械混合,以中、低壓立式鋼制容器的混合設(shè)備為主。混合設(shè)備主要由混合裝置、軸封和混合罐三大部分組成。1.1 混合設(shè)備在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用混合設(shè)備在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用范圍很廣,尤其是化學(xué)工業(yè)中,很多的化工生產(chǎn)都或多或少地應(yīng)用著混合操作?;旌显O(shè)備在許多場合時作為反應(yīng)器來應(yīng)用的。例如在三大合成材料的生產(chǎn)中,混合設(shè)備作為反應(yīng)器約占反應(yīng)器總數(shù)的 99%。 ?;旌显O(shè)備的應(yīng)用范圍之所以這樣廣泛,還因混合設(shè)備操作條件(如濃度、溫度、停留時間等)的可控范圍較廣,又能適應(yīng)多樣化的生產(chǎn)?;旌显O(shè)備的作用如下:①使物料混合均勻;②使氣體在液相中很好的分散;③使固體粒子(如催化劑)在液相中均勻的懸?。虎苁共幌嗳艿牧硪灰合嗑鶆驊腋』虺浞秩榛?;⑤強(qiáng)化相間的傳質(zhì)(如吸收等) ;⑥強(qiáng)化傳熱?;旌显O(shè)備在石油化工生產(chǎn)中被用于物料混合、溶解、傳熱、植被懸浮液、聚合反應(yīng)、制備催化劑等。例如石油工業(yè)中,異種原油的混合調(diào)整和精制,汽油中添加四乙基鉛等添加物而進(jìn)行混合使原料液或產(chǎn)品均勻化。化工生產(chǎn)中,制造苯乙烯、乙烯、高壓聚乙烯、聚丙烯、合成橡膠、苯胺燃料和油漆顏料等工藝過程,都裝備著各種型式的混合設(shè)備。1.2 混合物料的種類及特性混合物料的種類主要是指流體。在流體力學(xué)中,把流體分為牛頓型和非牛頓型。非牛頓型流體又分為賓漢塑性流體、假塑性流體和脹塑性流體。在混合設(shè)備中由于混合器的作用,而使流體運(yùn)動。南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文22 混合罐結(jié)構(gòu)設(shè)計本課題的主要設(shè)計參數(shù)是:1、生產(chǎn)率:5 噸/時;2、裝機(jī)容量:11 千瓦;3、分批混合:500kg/批;4、產(chǎn)品質(zhì)量:混合均勻度變異系數(shù) cv≤5%;5、能耗:耗電≤5kWh/t;2.1 罐體的尺寸確定及結(jié)構(gòu)選型2.1.1 筒體及封頭型式選擇圓柱形筒體,采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭2.1.2 確定內(nèi)筒體和封頭的直徑發(fā)酵罐類設(shè)備長徑比取值范圍是 1.7~2.5,綜合考慮罐體長徑比對混合功率、傳熱以及物料特性的影響選取 根據(jù)工藝要求,裝料系數(shù) ,罐體全/2.5iHD?0.7??容積 ,罐體公稱容積(操作時盛裝物料的容積) 。39Vm? 396gVm??初算筒體直徑 iiDH42??3??igiVD即 mi 6.1705.2143???圓整到公稱直徑系列,去 。封頭取與內(nèi)筒體相同內(nèi)經(jīng),封頭直邊高度DN0?,mh022.1.3 確定內(nèi)筒體高度 H當(dāng) 時,查《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》表 16-6 得封頭的容積mhDN40,172?30.4v?南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文3,取224(90.73).641iVvHmD?????3.7H?核算 與/i?,該值處于 之間,故合理。3.712.8i?1.7~25226.30.69' 444ggiVDHv?????該值接近 ,故也是合理的。0.72.1.4 選取夾套直徑表 1 夾套直徑與內(nèi)通體直徑的關(guān)系內(nèi)筒徑 ,iDm50~670~1820~3夾套 j i?iD?iD?由表 1,取 。1718ji m??夾套封頭也采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形,并與夾套筒體取相同直徑2.1.5 校核傳熱面積工藝要求傳熱面積為 ,查《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ) 》表 16-6 得內(nèi)筒體封頭表面積21m高筒體表面積為23.4,.7iA?21.379.5iD????總傳熱面積為 3.49.752.01A???故滿足工藝要求。2.2 內(nèi)筒體及夾套的壁厚計算2.2.1 選擇材料,確定設(shè)計壓力按照《鋼制壓力容器》 ( )規(guī)定,決定選用 高合金鋼板,15098GB?0189CrNi該板材在 一下的許用應(yīng)力由 《過程設(shè)備設(shè)計 》附表 查取, ,150C? D[]03tMPa??常溫屈服極限 。37sMPa??南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文4計算夾套內(nèi)壓介質(zhì)密度 310/kgm??液柱靜壓力 .703HMPa??最高壓力 max.5PM設(shè)計壓力 a1.?所以 0.37%0.275gHPa???故計算壓力 3.8cPgMP??內(nèi)筒體和底封頭既受內(nèi)壓作用又受外壓作用,按內(nèi)壓則取 ,按外壓則0.587cMPa?取 0.5cMa?2.2.2 夾套筒體和夾套封頭厚度計算夾套材料選擇 熱軋鋼板,其23QB?235,[]13tsMPaa???夾套筒體計算壁厚 j?2[]cjjtPD?????夾套采用雙面焊,局部探傷檢查,查《過程設(shè)備設(shè)計》表 4-3 得 0.85??則 0.5185.1723.j m?????查《過程設(shè)備設(shè)計》表 4-2 取鋼板厚度負(fù)偏差 ,對于不銹鋼,當(dāng)介質(zhì)的10.8Cm?腐蝕性極微時,可取腐蝕裕量 ,對于碳鋼取腐蝕裕量 ,故內(nèi)筒體厚202?度附加量 ,夾套厚度附加量 。12.8aCm??1.b?根據(jù)鋼板規(guī)格,取夾套筒體名義厚度 。14njm??夾套封頭計算壁厚 為kj?0.585.162[]0.5213.0cjkjtPD???????取厚度附加量 ,確定取夾套封頭壁厚與夾套筒體壁厚相同。8Cm南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文52.2.3 內(nèi)筒體壁厚計算①按承受 內(nèi)壓計算0.587MPa焊縫系數(shù)同夾套,則內(nèi)筒體計算壁厚為: .1705.22[]238.cjtDm????????②按承受 外壓計算0.5Pa設(shè)內(nèi)筒體名義厚度 ,則 ,內(nèi)筒體外徑1n??10.82enaCm???。27.27.4oinD???內(nèi)筒體計算長度 。80(25)94.73jLHh??則 , ,由《過程設(shè)備設(shè)計 》圖 4-6 查得 ,圖/1.oL/15.9oe?? 0.4A?4-9 查得 ,此時許用外壓 為:50BMPa[]P.2[]30.5174eoPMaD????不滿足強(qiáng)度要求,再假設(shè) ,則 ,16nm??160.852naeCm????,205.2730.4oin????內(nèi)筒體計算長度 8(25)947jLHh??則 ,/1.7oLD/1.oe??查《過程設(shè)備設(shè)計》圖 4-6 得 ,圖 4-9 得 ,此時許用外壓為:0.6A60BMPa?605.2[]651734eoBPMPa????故取內(nèi)筒體壁厚 可以滿足強(qiáng)度要求。nm?考慮到加工制造方便,取封頭與夾套筒體等厚,即取封頭名義厚度 。16nkm??按內(nèi)壓計算肯定是滿足強(qiáng)度要求的,下面僅按封頭受外壓情況進(jìn)行校核。封頭有效厚度 。由《過程設(shè)備設(shè)計》表 4-5 查得標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭的形狀160.852e???系數(shù) ,則橢圓形封頭的當(dāng)量球殼內(nèi)徑 ,計算9K10.971530iiRKD???南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文6系數(shù) A 15.20.125.043eiR????查《過程設(shè)備設(shè)計》圖 4-9 得 1BMPa.2[]09.5153eiBP??故封頭壁厚取 可以滿足穩(wěn)定性要求。6m2.2.4 水壓試驗校核①試驗壓力內(nèi)同試驗壓力取 0.1587.06TcPMPa???夾套實驗壓力?、趦?nèi)壓試驗校核內(nèi)筒筒體應(yīng)力 ()0.687(15.2)4.622.TieiiPDPa????????夾套筒體應(yīng)力 ().(.)1.81.05Tjejj M??而 0.9.1372.si MPa???5sj故內(nèi)筒體和夾套均滿足水壓試驗時的應(yīng)力要求。③外壓實驗校核由前面的計算可知,當(dāng)內(nèi)筒體厚度取 時,它的許用外壓為 ,小16m[]0.562PMa?于夾套 的水壓試驗壓力,故在做夾套的壓力實驗校核時,必須在內(nèi)筒體內(nèi)保0.6MPa持一定壓力,以使整個試驗過程中的任意時間內(nèi),夾套和內(nèi)同的壓力差不超過允許壓差。2.3 入孔選型及開孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計①入孔選型選擇回轉(zhuǎn)蓋帶頸法蘭入孔,標(biāo)記為:入孔 PN2.5,DN450,HG/T 21518-2005,尺寸如下表所示: 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文7密封面形式公稱壓力PN(MP)公稱直徑 DN wds?D1H2b突面(RF)4.04508145.6807357螺柱 螺母 螺柱1b2ABLod數(shù)量 直徑 長度?總質(zhì)量( )kg463751250420432165M24開孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計最大的開孔為入孔,筒節(jié) ,厚度附加量 ,補(bǔ)強(qiáng)計算如下:16ntm??0.6Cm?開孔直徑 4502.45.d???圓形封頭因開孔削弱所需補(bǔ)強(qiáng)面積為: ()1ntrACf??入孔材料亦為不銹鋼 0Cr18Ni9,所以 1.0rf?所以 2.587040563213. m????有效補(bǔ)強(qiáng)區(qū)尺寸: 4.284.97nthd??5.9.Bdm?在有效補(bǔ)強(qiáng)區(qū)范圍內(nèi),殼體承受內(nèi)壓所需設(shè)計厚度之外的多余金屬面積為: 1()2()(1)enterACf?????故 2)45..257436.d m???可見僅 就大于 ,故不需另行補(bǔ)強(qiáng)。1A最大開孔為入孔,而入孔不需另行補(bǔ)強(qiáng),則其他接管均不需另行補(bǔ)強(qiáng)。南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文82.4 混合器的選型槳徑與罐內(nèi)徑之比叫槳徑罐徑比 ,渦輪式葉輪的 一般為 0.25~0.5,渦/dD/dD輪式為快速型,快速型混合器一般在 時設(shè)置多層混合器,且相鄰混合器間1.3H?距不小于葉輪直徑 d。適應(yīng)的最高黏度為 左右。50Pas?混合器在圓形罐中心直立安裝時,渦輪式下層葉輪離罐底面的高度 C 一般為槳徑的1~1.5 倍。如果為了防止底部有沉降,也可將葉輪放置低些,如離底高度 ./10?最上層葉輪高度離液面至少要有 1.5d 的深度。符號說明——鍵槽的寬度b——混合器槳葉的寬度B——輪轂內(nèi)經(jīng)d——混合器槳葉連接螺栓孔徑0——混合器緊定螺釘孔徑1——輪轂外徑2d——混合器直徑JD——混合器圓盤的直徑1——混合器參考質(zhì)量G——輪轂高度1h——圓盤到輪轂底部的高度2——混合器葉片的長度L——弧葉圓盤渦輪混合器葉片的弧半徑R——混合器許用扭矩M()Nm?——輪轂內(nèi)經(jīng)與鍵槽深度之和t——混合器槳葉的厚度?南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文9——混合器圓盤的厚度1?工藝給定混合器為六彎葉圓盤渦輪混合器,其后掠角為 ,圓盤渦輪混合45o??器的通用尺寸為槳徑 :槳長 :槳寬 ,圓盤直徑一般取槳徑的 ,彎葉jdl20:54b?23的圓弧半徑可取槳徑的 。38查 HG-T 3796.1~12-2005,選取混合器參數(shù)如下表JDd21D1do?150810370M56由前面的計算可知液層深度 ,而 ,故 ,則2.45Hm?1.320im?1.3iHD?設(shè)置兩層混合器。為防止底部有沉淀,將底層葉輪放置低些,離底層高度為 ,425m上層葉輪高度離液面 的深度,即 。則兩個混合器間距為 ,該值2JD00大于也輪直徑,故符合要求。2.5 混合附件①擋板擋板一般是指長條形的豎向固定在罐底上板,主要是在湍流狀態(tài)時,為了消除罐中央的“圓柱狀回轉(zhuǎn)區(qū)”而增設(shè)的。罐內(nèi)徑為 ,選擇 塊豎式擋板,且沿罐170m4壁周圍均勻分布地直立安裝。南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文103 傳動裝置的設(shè)計3.1 減速器和電動機(jī)的選型條件(1) 機(jī)械效率,傳動化,功率,進(jìn)出軸的許用扭距和相對位置。(2) 出軸旋轉(zhuǎn)方向是單項或雙向。(3) 混合軸軸向力的大小和方向。(4) 工作平穩(wěn)性,如震動和荷載變化情況。(5) 外形尺寸應(yīng)滿足安裝及檢修要求。(6) 使用單位的維修能力。(7) 經(jīng)濟(jì)性。3.2 電動機(jī)與減速器的選擇混合設(shè)備的電動機(jī)通常選用普通異步電動機(jī)。澄清池混合機(jī)采用 YCT 系列滑差式電磁調(diào)速異步電動機(jī),消化池混合機(jī)一般采用防爆異步電動機(jī)。混合設(shè)備的減速器應(yīng)優(yōu)先選用標(biāo)準(zhǔn)減速器及專業(yè)生產(chǎn)廠產(chǎn)品,參考文獻(xiàn)[2]“標(biāo)準(zhǔn)減速器及產(chǎn)品”選用,其中一般選用機(jī)械效率較高的擺線針輪減速器或齒輪減速器:有防爆要求時一般不采用皮帶傳動:要求正反向傳動時一般不選用蝸輪傳動。電動機(jī)及減速機(jī)選用,見表 3-1南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文11表 3-1 電動機(jī)與減速器的選型名稱 符號 單位 第一檔 第二檔 第三檔混合器的轉(zhuǎn)速 n r/min 7.5 5.9 3.64混合功率 N KW 0.34 0.16 0.04電動機(jī)算功率N = 式A9.02121??kg?中k —工況系數(shù) 24h 連續(xù)運(yùn)行為g1.2=擺線針輪減速機(jī)傳動效率1?=滾動軸承傳動效率2KW 0.46 0.22 0.05選用電動機(jī)的功率KW 0.8 0.4 0.4電動機(jī)同步轉(zhuǎn)速r/min 1500 1500 1500減速比 200 254 412選用減速器減速比187 289 385選用減速器輸出軸轉(zhuǎn)速r/min 8 5.2 3.9南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文123.3 聯(lián)軸器的選型根據(jù)機(jī)械設(shè)計手冊及混合機(jī)的類型選用凸緣聯(lián)軸器,由電機(jī)的尺寸選擇聯(lián)軸器軸徑 d=65mm, L 1=104mm,L 2 =42mm,許用扭轉(zhuǎn)為 850N.m,質(zhì)量為 17.97Kg,標(biāo)記為:聯(lián)軸器 D65-ZG, 3.4 混合軸的設(shè)計及其結(jié)果驗證由上面所選聯(lián)軸器的類型初步確定混合軸小徑為:d 1=65mm下面來做軸徑的理論計算:由《過程裝備設(shè)計》查的公式:(3.1)421nNCd?式中 C2—按扭轉(zhuǎn)剛度計算系數(shù),當(dāng)扭轉(zhuǎn)角為 1 /m 時,C 2=91.50N—混合器的功率,單位 KWn—混合器的轉(zhuǎn)速,單位 r/min得:第一檔: md5.4183.05914??第二檔: d3.2.560914第三檔: md1.9.30914??經(jīng)上面計算所的結(jié)果可以看出 3 個軸徑的理論數(shù)值都小于 65mm,故軸的小徑選:d1=65mm3.5 軸與槳葉、聯(lián)軸器的連接3.5.1 連接形式槳式混合器與軸的連接,當(dāng)采用槳葉一端煨成半個軸套,用螺栓將對開的軸套南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文13夾緊在混合軸上的結(jié)構(gòu)時 D≤600mm 時用一對螺栓鎖緊:D>600mm 時用兩對螺栓鎖緊。這種連接結(jié)構(gòu)為傳遞扭距可靠起見,宜用一穿軸螺栓使混合器與軸固定。本設(shè)計由于軸選取 D≤600mm,故選用一對螺栓縮緊裝置。3.5.2 聯(lián)軸器與軸的連接當(dāng)采用鍵和止動螺釘將混合器軸套固定在混合軸上的結(jié)構(gòu)時,鍵應(yīng)按 GB1095-79《平鍵和鍵槽的剖面尺寸》選取。混合器軸套外勁 D 宜為軸徑 D 的 1.6-2 倍。軸套長度應(yīng)略大于軸套處槳葉寬度在軸線上的投影長度,但不小于 D1。由上面設(shè)計知:d 1=65mm,再由文獻(xiàn)[4]查得,選取鍵為圓鍵,長度為 85mm,寬度為 18mm,厚度為 14mm。3.6 軸承的設(shè)計與校核3.6.1 混合軸受力模型選擇與軸長的計算軸長: (475120)645370496Lm????23m33.6.2 按扭轉(zhuǎn)變形計算計算混合軸的軸徑44ax1)(][OnNGMd???軸的許用扭轉(zhuǎn)角,對單跨軸有 ;mo/7.0][??南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文14混合軸傳遞的最大扭矩 maxnMNnPM1max953??m?上式中 , ,帶傳動 取 ,kNP5.18?i/20rn.0MPaG41028.7??所以 n ??5.763.189.3maxmd.402.74.154??根據(jù)前面附件的選型。取 d8根據(jù)軸徑 計算軸的扭轉(zhuǎn)角 ?54max10)(5836???onNGdM?o/所以 ][/15.082.7.34???mo3.6.3 根據(jù)臨界轉(zhuǎn)速核算混合軸軸徑剛性軸(不包括帶錨式和框式混合器的剛性軸)的有效質(zhì)量等于軸自身的質(zhì)量加上軸附帶的液體質(zhì)量。對單跨軸92210])1([4???????osLeNdmkg所以 kg9.10]185.7[46803????圓盤(混合器及附件)有效質(zhì)量的計算剛性混合軸(不包括帶錨式和框式混合器的剛性軸)的圓盤有效質(zhì)量等于圓盤自身重量叫上混合器附帶的液體質(zhì)量9210cos4????????iikiiiehDmJ kg上式中:——第 個混合器的附加質(zhì)量系數(shù),查 表 3.3.4—1kii 942056/?THG——第 個混合器直徑,Ji mJi50?——第 個混合器葉片寬度,ihB1葉片傾角 ,圓盤質(zhì)量oi45??kgi9.4所以 kgmie o02.1905cs03.9132 ??????南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文15作用集中質(zhì)量的單跨軸一階臨界轉(zhuǎn)速的計算(1)兩端簡支的等直徑單跨軸,軸的有效質(zhì)量 在中點 處的相當(dāng)質(zhì)量為:LemSkgmWLe09.7.1357???第 個圓盤有效質(zhì)量 在中點 處的相當(dāng)質(zhì)量為:iieSiiiiK22)(16?k所以 20.97(1.)9.0.6kg????2517W在 點處的相當(dāng)質(zhì)量為:S21sii???所以 97.0(.61.70)8.5s??臨界轉(zhuǎn)速為:423()458.okLsENndW??/minr南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文16所以32190458.9408.5/min8.56kn r????(2)一端固定另一端簡支的等直徑單跨軸,軸的有效質(zhì)量 在中點 處的相當(dāng)質(zhì)LeS量為: 1519.85.673LeWmkg???第 個圓盤有效質(zhì)量 在中點 處的相當(dāng)質(zhì)量為:iieS3264()47iiiiKm?k所以 3210.97(1.)(40.97)1.20.43kg?????2559W在 點處總的相當(dāng)質(zhì)量為:S21sii???所以 85.67(0.431.9)0kg??臨界轉(zhuǎn)速為:423()93.okLENndWs???/minr所以 321906.768.75/i4kLr??(3)單跨混合軸傳動側(cè)支點的夾持系數(shù) 的選取2K傳動側(cè)軸承支點型式一般情況是介于簡支和固支之間,其程度用系數(shù) 表示。采用2K剛性聯(lián)軸節(jié)時, ,取 。20.4~6K?20.4?+kn?固 簡 k簡( 1-) n/minr所以 638.75(.)8.536./minr????根據(jù)混合軸的抗震條件:當(dāng)混合介質(zhì)為液體—液體,混合器為葉片式混合器及混合軸為剛性軸時, 且0.kn?(.4~0.)k?南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文1720.456.kn?所以滿足該條件。3.6.4 按強(qiáng)度計算混合軸的軸徑受強(qiáng)度控制的軸徑 按下式求得:2d32417.[]()teoMdN???m式中: ——軸上扭矩和彎矩同時作用時的當(dāng)量扭矩te2tn??N?——軸材料的許用剪應(yīng)力[]?6037.51bMPa?軸上扭矩 按下式求得:nM295N??m?——包括傳動側(cè)軸承在內(nèi)的傳動裝置效率,按 附錄 D 選取,2 /205694HGT?則 20.958.09.745????所以 37418nMNm?軸上彎矩總和 應(yīng)按下式求得:RA??Nm?(1) 徑向力引起的軸上彎矩 的計算RM對于單跨軸,徑向力引起的軸上彎矩 可以近似的按下式計算:()()1010hiieeRFLLM????Nm?第 個混合器的流體徑向力 應(yīng)按下式求得 :i hiF南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文183108nqihi JiMFKD??N式中: ——流體徑向力系數(shù),按照附錄 C. 2 有1110.1.0.nbeiK????????——第 個混合器功率產(chǎn)生的扭矩qiMi953niiPNm?——第 個混合器的設(shè)計功率,按附錄 C. 3 有qi5sJiqiD???kW兩個混合器為同種類型, ,則18.5sNPkW??129.5qPkW?所以 12401.6nqMm??所以312.. 8.95hF??(2) 混合軸與各層圓盤的組合質(zhì)量按下式求得。對于單跨軸:1mWLii???kg——單跨軸 段軸的質(zhì)量29()104LosdN?????所以 3980467.8517.3mkg????故 17.3.92Wkg??(3)混合軸與各層圓盤組合質(zhì)量偏心引起的離心力 按下式求得。eF對于單跨軸:南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文192 521[]]09()eWkFmne??????????N上式中,對剛性軸 的初值取2()kn.5——許用偏心距(組合件重心處) ,[]e []9./eGn?m——平衡精度等級, 。一般取G/ms6.3s所以 []9.563/20.7e???則 2 517.1.[]09.3.eF N????(4)混合軸與各層圓盤組合重心離軸承的距離 按下式計算。eL對于單跨軸: 12miLieWL????所以4964.9371.7.3281.520e m????而 ()()101hiieeRFLLM??N?38.9546378.9546371)59.0(46281.5)03.29Nm?????????(5)由軸向推力引起作用于軸上的彎矩 的計算。AM的粗略計算:A當(dāng) 或軸上任一混合器 時,取 2pMPa?0i??0.2APa?Nm?故 0.13.520.74ANm???所以 RA?所以 22298.1.461.3ten Nm????南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文20所以 3261.27.4.5dm???前面計算中取軸徑為 ,故強(qiáng)度符合要求。803.6.5 按軸封處(或軸上任意點處處)允許徑向位移驗算軸徑因軸承徑向游隙 、 所引起軸上任意點離圖中軸承距離 處的位移。S? x對于單跨軸:1()2xSxL???????m軸承徑向游隙按照附錄 C.1 選取,因此傳動側(cè)軸承游隙 (傳動側(cè)軸承為滾動軸承)0.3??單跨軸末端軸承游隙 (該側(cè)軸承為滑動軸承)7S當(dāng) 時,求得的 即為軸封處的總位移,oxl?x?1247503Hm??所以 ..735( )0.14964x m????由流體徑向作用力 所引起軸上任意點離圖中軸承距離 處的位移。hiFx對于單跨軸:兩端簡支的單跨軸且 , 135oxlL??2x南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文2122()[()]6hiiiixLFxxEIL??????而4448096LdI m???所以 2233.5(71)35471352[2()()]2096496x??????8944696?= 0...18??一端固支另一端簡支的單跨軸: 3 332 32[()()3(1)2]|(1)62 6ihi hixLLi i i LiF FxLx xxEI EI? ?? ?????????代入已知數(shù)據(jù)可得 21.08.431.0.460.5x m???由混合軸與各層圓盤(混合器及附件)組合質(zhì)量偏心引起的離心力在軸上任意點離圖中軸承距離 處產(chǎn)生的位移 按下式計算 x3x?32[]()1XxkeKn???m對兩端簡支單跨軸: 32(1)(1)13|()ee exLeXe eLxK?? ???? ????? ?? ?代入已知數(shù)據(jù)可得 1.746XK?所以 320.709554()x m????對一端固支一端簡支單跨軸:南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文222333312(1)()()|(1)9exLeee eXxLxK ?????????代入已知數(shù)據(jù)可得: 6.240XK?所以 320.735154()Xm????一般單跨軸傳動側(cè)支點的夾持系數(shù) 介于簡支和固支之間,此時 值應(yīng)取式和式之2 2?中間值,查附錄 C.4 取 20.6K?查附錄 C.5 得222(1)?????固 簡 簡 m所以 0.3.60318.60248m???322()K固 簡 簡所以 .51.95.5????總位移及其校核對于剛性軸:123XX????m所以 0.4.08.1540.29m??驗算應(yīng)滿足下列條件:[]X??軸封處允許徑向位移 按下式計算:()[]oxl??()3[]0.1oxlKd??m——徑向位移系數(shù),按附錄 C.6.1 選取3 30.K?所以 ()[].80.2xlo???則滿足 X?南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文233.6.6 軸徑的最后確定由以上分析可得,混合軸軸徑 滿足臨界轉(zhuǎn)速和強(qiáng)度要求,故確定軸徑為d。80m混合軸軸封的選擇機(jī)械密封是一種功耗小、泄漏率低、密封性能可靠、使用壽命長的旋轉(zhuǎn)軸密封。與填料密封相比,機(jī)械密封的泄漏率大約為填料密封的 ,功率消耗約為填料密封1%的 。故采用機(jī)械密封。30%南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文244 支撐裝置設(shè)計4.1 混合機(jī)的支承部分4.1.1 機(jī)座立式混合機(jī)設(shè)有機(jī)座,在機(jī)座上要考慮留有容納聯(lián)軸器,軸封裝置和上軸承等不見的空間,以及安裝操作所需的位置。 機(jī)座形式分為不帶支承的 J-A 型和帶中間支承的 J-B 型以及 JXLD 型擺線針輪減速器支架,由文獻(xiàn)[3]中的 2.8 用立式減速器的減速器機(jī)座的系列選用,當(dāng)不能滿足設(shè)計要求時參考該系列尺寸自行設(shè)計。由于混合軸軸向力不大,聯(lián)軸器為夾殼式故選用 J—A 型機(jī)座,由于減速器軸徑為 65mm,故選用 J—A—65該機(jī)座結(jié)構(gòu)如圖 4-1 所示如圖 4-1 上軸承支承裝置4.1.2 軸承裝置上軸承:設(shè)在混合機(jī)機(jī)座內(nèi)。當(dāng)混合機(jī)軸向力較小時,可不設(shè)上軸承,(如 J-A型機(jī)座),但應(yīng)驗算減速機(jī)軸承承受混合軸向力的能力。當(dāng)混合機(jī)軸向力較大時,須設(shè)上軸承:若減速機(jī)軸與混合軸采用剛性連接,可在機(jī)座中設(shè)一個上軸承,以承擔(dān)混合機(jī)軸向立和部分勁向力,如圖(5-2)所示:若減速機(jī)軸用非剛性連接,可在機(jī)座中設(shè)兩個軸承。當(dāng)混合的軸向力很大時,減速機(jī)軸與混合軸應(yīng)用采用非剛性連接,南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文25應(yīng)在機(jī)座中設(shè)兩個上軸承或在機(jī)座中設(shè)一個上軸承并在容器內(nèi)或填料箱中再設(shè)支承裝置。軸承蓋處的密封,一般上端用毛圈,下端采用橡膠油封。4.2 下支撐座的設(shè)計4.2.1 軸承的選型底軸承:設(shè)在容器底部,起輔助支承作用,只承受勁向荷載。軸襯和軸套一般是整體式,安裝時先將軸承座對中,然后將支架焊于罐體上或?qū)⑤S承固定于池中預(yù)埋件上。底軸承分以下兩種:1. 罐裝底軸承:罐用底軸承用于容藥混合中,需加壓力清水潤滑,不能空罐運(yùn)轉(zhuǎn),其結(jié)構(gòu)為滑動軸承形式。(1) 適用于大直徑容器的三足式底軸承,如圖 4-2 所示,圖 4-2 三足底軸承(2) 可折式底軸承可分為焊接式與鑄造式兩類。此種結(jié)構(gòu)形式可不拆混合軸即能將底軸拆下??刹鹗降纵S承尺寸和零件材料。2. 下底軸承:用于混合池或反應(yīng)池中。其結(jié)構(gòu)形式分為滾動軸承座和滑動軸承兩種:(1) 滾動軸承座:在滾動軸承內(nèi)和滾動軸承座空間須填潤滑脂。滾動軸承必須嚴(yán)格密封,以防止泥沙和易沉物質(zhì)的磨損。(2) 滑動軸承座:這種軸承必須注壓力清水進(jìn)行沖刷和潤滑,在混合機(jī)起動前應(yīng)先接通清水,水量不超過 1L/min?;瑒虞S承材料:滑動軸承中軸襯和護(hù)套的材料應(yīng)選擇兩中不會膠合的材料。橡南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文26膠軸承內(nèi)環(huán)工作面與軸的間隙可取 0.05-0.2mm。在內(nèi)環(huán)工作面應(yīng)軸向均布 6-8 條梯形截面槽,尖角圓滑過渡。4.2.2 支撐套的設(shè)計根據(jù)上面所選軸承知,支撐套的材料應(yīng)選 45#鋼,且軸承套的內(nèi)徑為軸承的外徑。查國標(biāo)一般選 20mm 的板厚作為支撐套的原材料,該圖形設(shè)計由上面選擇的軸承座的類型根據(jù)文獻(xiàn)[3]選 GPF-80 型,如圖 5-3 所示:圖 4-3 下滑動軸承機(jī)座南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文275 軸的密封5.1 密封裝置的類型用于機(jī)械混合反應(yīng)器的軸封主要有兩種:填料密封和機(jī)械密封。軸封的目的是避免介質(zhì)通過轉(zhuǎn)軸從混合容器內(nèi)泄漏或外部雜質(zhì)滲入混合容器內(nèi)。5.2 軸的密封選擇填料密封結(jié)構(gòu)簡單、制造容易,適用于非腐蝕性和弱腐蝕性介質(zhì)、密封要求不高、并允許定期維護(hù)的混合設(shè)備。1.填料密封的結(jié)構(gòu)及工作原理填料密封的結(jié)構(gòu)由:底環(huán)、本體、油環(huán)、填料、螺柱、壓蓋及油杯等組成。在壓蓋的壓力作用下,裝在混合軸與填料箱本體之間的填料,對混合軸表面產(chǎn)生徑向壓緊力。由于填料中含有潤滑劑,因此,在對混合軸產(chǎn)生徑向壓緊力的同時,使混合軸得到潤滑,而且阻止設(shè)備內(nèi)流體的逸出或外部流體的滲入,達(dá)到密封目的。2.填料密封的選用根據(jù)填料的性能選用:當(dāng)密封要求不高時,選用一般石棉或油浸石棉填料,當(dāng)密封要求高時,選用膨體聚四氟乙烯、柔性石墨等填料。各種填料材料的性能不同,按表選用。填料名稱 介質(zhì)極限溫度 oC 介質(zhì)極限壓力 Mpa 線速度 m/s 適用條件油浸石棉填料 450 6 -蒸汽、空氣、工業(yè)用水、重質(zhì)石油產(chǎn)品、弱酸性等聚四氟乙烯纖維編結(jié)填料 250 30 2強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、有機(jī)溶劑聚四氟乙烯石棉盤根 260 25 1酸堿、強(qiáng)腐蝕性溶液、化學(xué)試劑等石棉線或石棉線與尼龍線浸漬聚四氟乙烯填料300 30 2 弱酸、強(qiáng)堿、各種有機(jī)溶劑等柔性石墨填料 250-300 20 2 醋酸、硼酸、檸檬 酸鹽酸等酸類膨體聚四氟乙烯石墨盤根 250 4 2強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、有機(jī)溶液南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文28因為在水處理中對密封要求不高,只要能夠阻止設(shè)備內(nèi)流體的逸出或外部流體的滲入,達(dá)到密封目的即可。根據(jù)以上的填料密封的介紹,本課題的密封裝置選用:油浸石棉填料填料密封。5.3 封口錐結(jié)構(gòu)選型與計算符號說明——軸向力系數(shù);A——封口錐的連接系數(shù);B——內(nèi)筒體厚度附加量, ;aCm——夾套厚度附加量, ;b——容器內(nèi)徑, ;1D——夾套內(nèi)徑, ;2m——夾套封頭與容器封頭的連接園直徑, ;1d m——容器外壁至夾套壁中面的距離oe210.5[()(2)]DS???——封口錐連接的強(qiáng)度系數(shù);14~f——與封口錐相接的夾套加強(qiáng)區(qū)的實際長度,或連接封口錐與夾套Rl的第一道環(huán)焊縫至折邊錐體切線的距離, ; m——工作或試驗條件下容器內(nèi)的設(shè)計壓力, ;1p MPa——工作或試驗條件下夾套或通道內(nèi)的設(shè)計壓力, ;2——夾套或通道的許用內(nèi)壓力, ;[]——容器筒體的實際壁厚, ;1SPa——夾套筒體、封口錐或通道的實際壁厚, ;2 MPa——夾套筒體、封口錐或通道的計算厚度, ;R——容器殼體與夾套殼體的間距系數(shù);?南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文29——容器殼體與夾套殼體強(qiáng)度比系數(shù);?——封口錐連接長度系數(shù);?——封口錐相對有效承載長度系數(shù);?——封口錐過渡區(qū)轉(zhuǎn)角內(nèi)半徑系數(shù);?——設(shè)計溫度下容器殼體材料的許用應(yīng)力, ;1[]? MPa——設(shè)計溫度下夾套殼體或通道材料的許用應(yīng)力, ;2——計算的焊縫系數(shù);1~R?——夾套筒體的縱焊縫系數(shù);2P——容器筒體的環(huán)焊縫系數(shù);1?——夾套筒體的縱焊縫系數(shù);2?選擇(a)型結(jié)構(gòu)a.軸向力系數(shù) A21Dd??式中: ,1200.4ND??(50)dNm?即 ,取1572d所以280.895A????輔助系數(shù) 、 、 、 、 、 、(????1R?2?)南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文30容器殼體與夾套殼體的間距系數(shù) ?2()oeDSC???上式中: 210.5[()(2)]0.5[(184)(70216)]4oSDm???????所以 41.898(.)???因所選封口錐結(jié)構(gòu)為(a)型,故封口錐過渡區(qū)轉(zhuǎn)角內(nèi)半徑系數(shù) 。0??封口錐連接長度系數(shù) ,對于 有?45o??20.4520.89.???????容器殼體于夾套殼體強(qiáng)度比系數(shù) ?11112122[]()() (). 2[]()[]aaaabbSCDSpDPDSCSC????? ?? ???? ?? ?103(6.8)170(6.8)0.5871(0.587.)10.5123(6.)23(6424? ????? ?? ????? ?.2計算的焊縫系數(shù) 、1R?210.85R???2封口錐相對有效承載長度系數(shù) ?R12+mins4cos?????????????;所以 0.89.ii5?封口錐的連接系數(shù) B2123min(;)bSCBXD???式中:南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文31121 1cos()4sRXf???????對于 ,||??????min;f??所以 1.09f則 1cos451.7(0.491.)2.8.28csoX?????2Rf??20.61.30.7.6o????對于 ,o?2()1()5.31.89oz??2.75.504f???所以 .40.3.4X??123 4()cosRff?????,30f??4f?所以 1.7.2()15.07909cos4X???則 1.8.B???封口錐的許用內(nèi)應(yīng)力 222[]()bpSCBpDA?????所以 213(4.8)09.45[] 0.6390MPa????封口錐壁厚應(yīng)等于或大于與其相連接的夾套筒體壁厚,故取封口錐壁厚為 。14m南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文32總 結(jié)兩個多月的畢業(yè)設(shè)計在忙碌中就快要結(jié)束了,在這兩個多月的時間里,在畢業(yè)設(shè)計之余還要兼顧找工作,因此,在這段時間里我覺得生活非常的充實.不但在畢業(yè)設(shè)計中鞏固了以前的知識,而且在人生道路上學(xué)到在校園學(xué)不到的社會交際.畢業(yè)設(shè)計是大學(xué)四年所學(xué)知識的一個考察,它兼顧了四年中所學(xué)的基礎(chǔ)和專業(yè)知識,因此不同于以前的課程設(shè)計,畢業(yè)設(shè)計是課程設(shè)計一個質(zhì)的飛越.認(rèn)識到這點,我對待畢業(yè)設(shè)計的態(tài)度也不敢懶散,一直抱以認(rèn)真謹(jǐn)慎的學(xué)習(xí)態(tài)度.在接到畢業(yè)設(shè)計課題后首先要做的就是搜集各方面的資料,以前的課程設(shè)計都是老師給出的,不用自己去煩惱。但是畢業(yè)設(shè)計就不同了,它是一個綜合設(shè)計,很多資料,數(shù)據(jù)都需要自己通過各種途徑搜集得到。雖然畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容繁多,過程繁瑣但我的收獲卻更加豐富。提高是有限的但提高也是全面的,正是這一次設(shè)計讓我積累了無數(shù)實際經(jīng)驗,使我的頭腦更好的被知識武裝了起來,也必然會讓我在未來的工作學(xué)習(xí)中表現(xiàn)出更高的應(yīng)變能力,更強(qiáng)的溝通力和理解力。順利如期的完成本次畢業(yè)設(shè)計是我最大的動力,讓我了解專業(yè)知識的同時也對本專業(yè)的發(fā)展前景充滿信心。在本次設(shè)計中,要用到許多基礎(chǔ)理論,由于有些知識已經(jīng)遺忘,這使我們要重新溫習(xí)知識,因此設(shè)計之前就對大學(xué)里面所涉及到的有關(guān)該課題的課程認(rèn)真的復(fù)習(xí)了一遍,開始對本課題的設(shè)計任務(wù)有了大致的了解,并也有了設(shè)計的感覺。同時,由于設(shè)計的需要,要查閱并收集大量關(guān)于機(jī)械制造方面的文獻(xiàn),進(jìn)而對這些文獻(xiàn)進(jìn)行分析和總結(jié),這些都提高了我們對于專業(yè)知識的綜合運(yùn)用能力和分析解決實際問題的能力。通過本次設(shè)計還使我更深切地感受到了團(tuán)隊的力量,在與同學(xué)們的討論中發(fā)現(xiàn)問題并及時解決問題,這些使我們相互之間的溝通協(xié)調(diào)能力得到了提高,團(tuán)隊合作精神也得到了增強(qiáng)??梢哉f,畢業(yè)設(shè)計體現(xiàn)了我們大學(xué)四年所學(xué)的大部分知識,也檢驗了我們的綜合素質(zhì)和實際能力。南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文33參考文獻(xiàn)[1] 李慶華主編. 材料力學(xué) (第二版).成都:西南交通大學(xué)出版社,2002[2] 成大先主編. 機(jī)械設(shè)計手冊 (第四版).北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2002[3] 朱孝錄主編. 機(jī)械傳動裝置選用手冊 .北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1999[4] 何鳴新、錢可強(qiáng)主編. 機(jī)械制圖 (第四版).北京:高等教育出版社,2001[5] 陳秀寧主編. 機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ) (第二版).杭州:浙江大學(xué)出版社,1999[6] 唐金松主編. 簡明機(jī)械設(shè)計手冊.上海:上??茖W(xué)技術(shù)出版社,1992[7] 何鏡民主編. 公差配合使用指南.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1990[8] 唐保寧、高學(xué)滿主編. 機(jī)械設(shè)計與制造簡明手冊.上海:同濟(jì)大學(xué)出版社,1993[9] 甘永立主編. 幾何量公差與檢測. 上海:上??茖W(xué)技術(shù)出版社,2005[10] 方昆凡主編 . 公差與配合技術(shù)手冊.北京:北京出版社,1999[11] 張祖立,機(jī)械設(shè)計,中國農(nóng)業(yè)出版社,2004.8。[12] 哈爾濱工業(yè)大學(xué),李益民,機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊,機(jī)械工業(yè)出版社,2008。[13].化工輕工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ).成都:科技大學(xué)出版社,1988 年[14].過程裝備控制技術(shù)及應(yīng)用.北京:化學(xué)工業(yè)出版社.2001 年[15] 璞良貴,紀(jì)名剛主編.機(jī)械設(shè)計.第七版.北京:高等教育出版社,2001[16] 金國淼等.攪拌設(shè)備(化工設(shè)備設(shè)計全書). 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社,2002[17] 徐灝主編,機(jī)械設(shè)計手冊.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1995.12[18] 李克永.化工機(jī)械手冊. 天津: 天津大學(xué)出版社,1991.5[19] Bd.H.Ernst.Die Hebezeuge,1999[20] Lawrence S. Gould. Solid Modelers Are Doing More of the Manual Design Work[21] Dirk Spindler Georg von Petery INA-Schaeffler KG. Angular Contact BallBearings for a Rear Axle Differential.SAE ,2003[22] 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南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文34致 謝為期兩個多月的畢業(yè)設(shè)計就要結(jié)束了,我也順利的完成了我的課題設(shè)計,在此之際我要衷心的感謝在設(shè)計過程中一直幫助我的老師。我要感謝張緒坤指導(dǎo)老師,老師在整個設(shè)計過程中對我的影響很大,設(shè)計過程中的很多個難點都是在老師的悉心指導(dǎo)下才克服的。也因為這樣,和老師之間存在著師生心理障礙一下全無,我也就大方的有問題就問,有想法就提,這也使得我能更多的發(fā)現(xiàn)設(shè)計中存在的問題,并解決問題。老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度,淵博的專業(yè)知識,誨人不倦教學(xué)精神,在學(xué)術(shù)上和為人上都是我們的楷模和榜樣。同時我還要感謝跟我一起參與設(shè)計的同學(xué),雖然我們課題不同,但是都能在討論中發(fā)現(xiàn)各自的問題,并互相提出解決的方法,設(shè)計能夠順利完成,也因為他們的幫助。結(jié)束代表著新的開始,新的征程,本次的畢業(yè)設(shè)計將會成為我今后工作,學(xué)習(xí)生活中的一份堅實的基礎(chǔ)和保證。從中吸取的經(jīng)驗教訓(xùn)也將成為我們在今后生活道路上的一筆財富,挫折永遠(yuǎn)是前進(jìn)道路上所必須面對的,相信我們的未來會走的更好,也可以讓我們大學(xué)的老師放心。真心的感謝在大學(xué)幫助過我的老師和同學(xué)們,再次感謝你們!
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積分
- 關(guān) 鍵 詞:
-
雙軸無
重力
混合
單元
設(shè)計
- 資源描述:
-
1810_雙軸無重力粉體混合機(jī)混合單元的設(shè)計1,雙軸無,重力,混合,單元,設(shè)計
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