化工机械基础课程设计.doc

化工机械设计（2009级）题 目 夹套反应釜设计 学 院 医药化工学院 专 业 化学工程与工艺 班 级 09化工1 学 号 学生姓名 指导教师 完成日期 2011年11月15日 目录1.夹套反应釜设计任务书22.设计方案分析和拟定33罐体和夹套设计 4 3.1几何尺寸 4 3.2强度计算4 3.3稳定性校核（按内压校核厚度）5 3.4水压试验校核6 3.5支座形式的选择7 3.6接管、管法兰及设备法兰的选择7 3.6.1管口表 7 3.6.2管法兰表 7 3.6.3设备法兰的选择 8 3.7搅拌传动系统设计8 3.7.1搅拌器选择 8 3.7.2搅拌轴设计 8 3.8传动系统9 3.8.1电动机 9 3.8.2 V带减速机 9 3.8.3轴承、联轴器的选择 10 3.9凸缘法兰及安装底盖11 3.9.1凸缘法兰 11 3.9.2安装底盖 11 3.10轴封形式的选择 11 3.11总装配图的绘制（见附图）4. 参考文献115. 设计总结11 1、夹套反应釜设计任务书一、设计内容设计一台夹套传热式带搅拌的反应釜。二、设计参数和技术特性指示三、设计要求 1、进行罐体和夹套设计计算。2、选择搅拌传动系统设计。（1）进行传动系统方案设计（指定用V带传动）。（2）作带传动设计计算：定出带型，带轮相关尺寸（指定选用库存电机Y132M2-6,转速960r/min，功率5.5KW）。(3)进行上轴的结构设计及强度校核。（4）选择轴承、进行轴承寿命校核。（5）选择联轴器。（6）进行罐内搅拌轴的结构设计、搅拌器与搅拌轴的连接结构设计。（7）选择轴封型式。3、设计机架结构。4、选择凸缘法兰及安装底盖结构。5、选择支座形式并进行计算。6、选择接管、管法兰、设备法兰、手孔、视镜等容器附件。7、绘制装配图（A1图纸）。2、设计方案的分析和拟定一、夹套反应釜的总体结构主要由：搅拌容器：罐体和夹套，主要由封头和筒体组成 搅拌装置：搅拌器和搅拌轴 传动装置：为带动搅拌装置设置的，由电动机、减速机、联轴器和传动轴等组合而成 轴封装置：动密封，一般采用机械密封或填料密封 支座接管及一些附件二、夹套反应釜机械设计步骤先阅读任务书，然后设计1. 罐体和夹套的设计 结构设计 罐体几何尺寸设计 夹套几何尺寸设计 强度校核2. 反应釜的搅拌装置确定搅拌的形式：推进式，与轴的连接是通过轴套用平键或是深定螺钉固定搅拌轴设计：搅拌轴的材料结构校核强度支承轴的临界转变校核计算 3. 反应釜的传动装置 电机、减速器的选型，选择联轴器，选用和设计机桨和底座 主要是设计V带，根据选用的功率、转速4. 反应釜的轴封装置 填封密封是由填料箱、压盖、压紧螺栓及油杯等组成。一般用于常压、低压、低转速及允许定期维护的搅拌装置。 机械密封的搅拌装置：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。三、反应釜的其他附件1. 支座：夹套反应釜多为立式安装，最常用的支座为耳式支座、标准耳式支座 支座分为A型和B型两种，当设备需要保温或直接支承在楼板上时选B型，否则选A型，每台反应釜常用4个支座。2. 设备接口： 接管与管法兰 补强圈 液体出料口 过夹套的物料进出口 夹套进气管 3. 视镜：一般成对使用，当视镜需要斜装或设备直径较小时，采用带颈视镜。3、夹套反应釜设计计算3.1几何尺寸：步骤项目及代号参数及结果备注1-1全容积V，m32.2由工艺条件给定1-2操作容积V1,m31.8由工艺条件给定1-3传热面积F,3由工艺条件给定1-4釜体形式圆筒形常用结构1-5封头形式椭圆形常用结构1-6长径比i=H1/D11.3按参考文献2表4-2选取1-7初算筒体内径1.292按参考文献2式4-1选取1-8圆整筒体内径D1,1300按参考文献2表D-1选取1-9一米高的容积V1m,m31.327按参考文献2表D-1选取1-10釜体封头容积V1封,m30.3208按参考文献2表D-2选取1-11釜体高度H1=(VV1封)/V1m,m1.416按参考文献2式4-2选取1-12圆整釜体高度H1,mm1500选取1-13实际容积V=V1mH1+V1封,m32.311按文献2式4-3计算1-14夹套筒体内径D2,mm1400按文献2表4-3选取1-15装料系数=V操/V或按=0.60.85选取0.78计算或选取1-16夹套筒体高度H2(VV1封)/V1m,m1.117按文献2式4-4计算1-17圆整夹套筒体高度H2,mm1200选取1-18罐体封头表面积F1封,m21.9340按文献2表D-2选取1-19一米高筒体内表面积F1m,m24.09按文献2表D-1选取1-20实际总传热面积F=F1mH2+F1封，m26.8423按文献2式4-5校核3.2强度计算（按内压计算厚度）步骤项目及代号参数及结果备注2-1设备材料Q235-A据工艺条件或腐蚀情况确定2-2设计压力（罐体内）p1,MPa0.2由工艺条件给定2-3设计压力（夹套内）p2,MPa0.3由工艺条件给定2-4设计温度（罐体内）t1,100由工艺条件给定2-5设计温度（夹套内）t2,0.3按参考文献1式10-25计算3-21罐体筒体名义厚度n,mm10确定3-22罐体封头钢板厚度负偏差C1,mm0.8假设3-23厚度附加量C=C1+C22.8按参考文献1表10-9，10-10选取3-24罐体封头有效厚度/e=/n-C,mm7.2按参考文献1第十章计算3-25罐体封头外径D/O=D/1+2/n,mm1320按参考文献1第十章计算3-26标准椭圆封头当量球壳外半径R/O=0.9D/O,mm1188按参考文献1第十章计算3-27系数0.000758按参考文献1第十章计算3-28系数B87查参考文献1图10-173-29许用外压力0.410.3按参考文献1式10-34计算3-30罐体封头最小厚度min=15%D1,mm1.95mine，满足要求3.4水压试验校核步骤项目及代号参数及结果备注4-1罐体实验压力0.25按参考文献1式10-17计算4-2夹套水压实验压力0.375按参考文献1式10-17计算4-3材料屈服点应力S,MPa235按参考文献1附录6计算4-4T0.9S,MPa179.8按参考文献1式10-19计算4-5罐体圆筒应力26.3179.8按参考文献1式10-19计算4-6夹套内压实验应力34.02178.8按参考文献1式10-19计算3.5支座形式的选择由于立式反应釜为夹套传热带搅拌的配料罐，属于保温型所以选择标准耳式A型，标准号为JB/T4712.3-2007，材料为Q235-A，由容器公称直径DN=1300mm查参考文献2附录D-9得如下主要尺寸：允许载荷Q，kN适用容器公称直径DN高度H底板垫板l1b11s1l3b33e3070014002001601051050250200830允许载荷Q，kN支座数A型筋板地脚螺栓支座质量，kgA型l2b22dM304125110630246.03.6接管、管法兰及设备法兰的选择3.6.1管口表符号公称直径连接尺寸标准连接面形式用途和名称A25PL25-1.0RF HG20592-2009PL/RF蒸汽入口B65PL65-1.0RF HG20592-2009PL/RF加料口C100视镜D25PL25-1.0RF HG20592-2009PL/RF温度计接口E25PL25-1.0RF HG20592-2009PL/RF压缩空气入口F40PL40-1.0RF HG20592-2009PL/RF放料口G25PL25-1.0RF HG20592-2009PL/RF冷凝水出口3.6.2管法兰参考文献2附录4-12符号公称直径DN管子外径A连接尺寸六角螺栓、螺栓密封尺寸法兰厚度C法兰内径B法兰近似质量Kg法兰外径D螺栓孔中心圆直径K螺栓孔直径L螺栓孔数量n螺栓Th螺栓长度l螺柱长度l突台直径d突台高度f1A2533.711585144M12507068216331.0B6576.1185145188M166570122220783.0C100114.3220180188M1670951582221104.5D2533.711585144M12507068216331.0E2533.711585144M12507068216331.0F4048.3150110184M16608588218462.0G2533.711585144M12507068216331.03.6.3设备法兰的选择查参考文献1表11-2可知乙型平焊法兰可满足工艺条件，法兰材料取Q235-A，由参考文献1表11-1可餐区凹凸面密封面，垫片材料选用耐油石油橡胶板，螺栓材料GB700Q235-A，螺母材料为Q235-A查阅相关文献可得乙型平焊法兰尺寸如下：PN=0.6MPa公称直径DN法兰螺栓法兰质量，KgDD1D2D3D4d规格数量凹面凸面1300143013901355134113884623M204097.599.83.7搅拌传动系统设计3.7.1搅拌器选择搅拌装置：由工艺条件可知搅拌器采用推进式搅拌器，其直径DJ常取罐体内经D1的0.2-0.5，以DJ=0.33* D1最为常见，常用与n=100500r/min的场合。推进式搅拌器的主要尺寸见参考文献2表4-6DJDd1D0键槽H质量/KgN/nBt不大于50065110M161870.610510.420.053.7.2搅拌轴设计搅拌器的机械设计酮一般转动轴。搅拌轴材料选用45号钢，搅拌轴转速200r/min。（1） 搅拌轴轴的强度校核，步骤如下：（见参考文献2表4-7）步骤项目及代号参数及结果备注5-1轴功率P,kW4由工艺条件确定5-2轴转数n,r/min200由工艺条件确定5-3轴材料45常用5-4轴所传动的扭矩191按参考文献1第五章计算5-5材料许用扭转剪应力,MPa35按参考文献1第十七章17-1选取5-6系数A112按参考文献1第十七章17-1选取5-7轴端直径30.4按参考文献1第十七章式17-3计算5-8开一个键槽，轴径扩大5%，mm31.92按参考文献1第17章计算5-9圆整轴端直径d，mm40圆整选取（2） 搅拌轴的结构：实心直轴，与联轴器配合使用，搅拌器与轴的连接是通过轴套用平键或紧钉固定，轴端加固定螺母。（3） 搅拌轴的形位公差和表面粗糙度的要求：一般搅拌轴要求运转平稳，设计转速为200r/min，则直线允差1000：0.13.8V带减速机3.8.1电动机电动机型号额定功率Kw减载转速r/min堵转转矩最大转矩额定转矩额定转矩Y132M2-65.59602.02.03.8.2 V带减速机 （1）特点：结构简单，制造方便，价格低廉，能防止过载，噪声小。 （2）减速机的基本形式和主要尺寸。 （3）减速机的设计重点是V带轮的设计计算。V带轮的设计计算和步骤如下：（见参考文献2表4-22）步骤设计项目单位公式及数据备注6-1传动的额定功率PKW5.5已知电机功率6-2小皮带轮转速n1r/min960已知电机转速6-3大皮带轮转速n2r/min200已知搅拌机转速6-4工况系数Ka1.3由参考文献1表14-4选出6-5设计功率PdkWPc=Ka*P=7.15计算6-6选V带型号根据Pd和n，选A型带根据参考文献1图14-5选取6-7传动速比iI=n1/n2=4.8计算6-8小皮带轮计算直径d1mm75按参考文献1表14-5初选6-9验算带速vm/sV=*d1*n1/(60*1000)=3.77vminvmax =25-30 m/svmin=5 m/s6-10小皮带轮计算直径d1mm100按参考文献1表14-5初选6-11验算带速vm/sV=*d1*n1/(60*1000)=5.02Vminvvmaxvmax =25-30 m/svmin=5 m/s6-12滑动率0.02选取6-13大皮带轮计算直径d2mmd2=id1(1-)=470.4圆整，取d2=500计算后按参考文献1表14-5圆整6-14初定中心距a0mm0.7(d1+d2)a02(d1+d2)取a=1100可根据结构要求定6-15带的基准长度Ld0mmLd02a0+/2(d1+d2)+(d2-d1)2/4a0=3178.84圆整，取Ld=3550计算后按参考文献1表14-2圆整6-16确定中心距a（确定安装V带时所需最小中心距amin和最大中心距amax ）mmA=a0+(Ld-Ld0)/2=1285.6amin=a-0.015Ldamax=a+0.03 Ld按参考文献1式14-12计算6-17小皮带轮包角1()1=180-57.3(d2-d1)/a=159.16按参考文献1式14-13计算6-18单根V带额定功率P1kW0.98由参考文献1表14-6选取6-19i1时，单根V带额定功率增量P1kW0.1214由参考文献1表14-6选取6-20包角修正系数K0.95由参考文献1表14-7选取6-21带长修正系数KL1.17由参考文献1表14-8选取6-22V带根数zZ=pd/K*KL(p1+P1)=5.84圆整，取z=6计算后圆整3.8.3轴承、联轴器的选择（1）有工艺条件可知，轴承选用较接触球轴承角接触球轴承的主要尺寸如下：（按参考文献2附录E-1选取）轴承型号尺寸，mm安装尺寸，mm基本额定载荷，KN极速转速K，r/mindDBrminr1minadaminDamaxramaxCrC0r脂油5090201.10.619.45783142.832.063005800（2）连州器选用G YS6型凸缘连轴器型号公称转矩Tn/Nm许用转矩n/rmin-1轴孔长度LDD1bb1S转动惯量I/kgm2质量m/kgY型J1型GYS690068001128414080405680.0157.593.9凸缘法兰及安装底盖3.9.1凸缘法兰：DND1/4选用R型凸缘法兰，标准号HG-21564-95，参考文献2附录D-6，尺寸如下：公称直径DNd1d2kd3d4h1h2h4螺栓d5R1R2质量kgR型数量螺纹d6h34004105655154304554285720M2426424648143.9.2安装底盖安装底盖公称直径DN机架公称直径d2kd5d6（h7）k1D7S4004005655151626415503.10轴封形式的选择由工艺条件给定，选用填料密封（参考文献1附录E-13）公称直径DN公称压力PN/Kpa轴径dD1D2D3（h6）H法兰螺栓孔填料规格质量n4000.64017514511014741810107.5参考文献：1 陈国恒.化工机械基础（第二版）.北京:化学工业出版社2蔡纪宁，张莉彦.化工设备机械基础课程设计指导书（第二版）.北京：化学工业出版社小结：从最初对课程设计的一无所知，到最终完成，虽然只有短短的两周时间，但却能让我们拥有许多。新奇，疲惫，厌倦，到即将完成时些许的轻松与喜悦，这也正如我们的生活。课程设计不仅仅让我熟悉了专业知识，更重要的是学习了如何做事。通过不断的查资料、看书，然后讨论直到选定所需的器件，这应该是我所得到的最大的锻炼。我拥有一个团队，并不是一个人在奋斗，也许不是最棒，但至少在相互帮助努力做到更好。生活难免会有挫折，能有人可以一起分担，而后解决。我想，这就已经足够了。