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设计说明书 22 2020年4月19日文档仅供参考，不当之处，请联系改正。设计说明书 1.目录 2任务书 ---------------------------------------------------------------------------------------------- 2 3设计目的和意义 --------------------------------------------------------------------------------- 3 4设计内容 ----------------------------------------------------------------------------------------- 3 4.1 结构设计 ------------------------------------------------------------------------------------ 3 4.2 材料选择 ------------------------------------------------------------------------------------ 5 4.2 强度和刚度设计与校核 ------------------------------------------------------------------- 6 4.3 零部件设计与选用 ------------------------------------------------------------------------- 6 4.4 稳定性设计与校核 ------------------------------------------------------------------------- 7 4.5标准件选择 ---------------------------------------------------------------------------------- 8 5总结 ------------------------------------------------------------------------------------------------ 12 6参考书 --------------------------------------------------------------------------------------------- 13 7致谢 ------------------------------------------------------------------------------------------------ 14 附录 -------------------------------------------------------------------------------------------------- 15 2.任务书（C组） 3.设计目的和意义机械设计目的是要设计出一种能达到预定功能要求、具有性能好、成本低、价值最优，能满足市场需求的机械产品。“机械设计基础”课程设计是在学完“机械设计基础”和其它专业课程之后，进行的一项重要而不可缺少的教育环节，目的在于培养学生的机械设计能力，也是非机类专业学生在大学学习中一次较为全面的机械设计训练。课程设计的意义是： 1．培养学生综合运用“机械设计基础”课程及其它先修课程的理论知识和生产实际知识解决工程实际问题的能力，并经过实际设计训练使所学理论知识得以巩固和提高。 2．学习和掌握一般机械设计的基本方法和程序。 3．进行机械设计工作基本技能的训练，包括计算、绘图能力及熟悉和运用设计资料（如标准、规范）的能力。 4．培养学生树立正确的设计思想，严肃、认真和科学的治学态度，提高理论联系实际的能力及自学能力。 4.设计内容 4.1结构设计 4.1.1确定筒体的直径和高度选取反应釜装料系数=0.75，且已知设备容积对于液-液相类型选取，估算筒体的内径为将计算结果圆整至公称直径标准系列，选取筒体直径=1300，查附录，DN=1300时的标准椭圆封头曲面高度=325，直边高度=40，封头容积=0.341，表面积=1.99。由计算得每一米高的筒体容积为=1.327，表面积=4.09。筒体高度圆整为H=1500。于是H/D=1500/1300=1.154，复核结果基本符合原定范围。（若取=1400mm，则>2.4, 且查附录有DN=1400mm时封头容积=0.421，每一米高的筒体容积为=1.539，可得，筒体高度调整为H=1300mm。于是H/D=1300/1400=0.929<1.15，因此=1400mm不可取；若选=1200mm，查附录，DN=1200时的标准椭圆封头曲面高度=300，直边高度=40，封头容积=0.272，表面积=1.71。由计算得每一米高的筒体容积为=1.131，表面积=3.77，则，筒体高度调整为1800mm，于是H/D=1800/1200=1.5>1.15，因此=1200mm同样不可取。综上，取=1300mm。） 4.1.2确定夹套的直径和高度对于筒体内径=700~1800，夹套的内径=+100，因此=1300+100=1400，符合压力容器公称直径系列。估算夹套的高度为选取夹套高度=1200，则=300，这样是便于筒体法兰螺栓装拆的。验算夹套传热面积为=4.091.2+1.996.90>5.4 夹套传热面积符合设计要求。 4.2材料选择 4.2.1确定夹套的材料由于夹套内的介质为水或蒸汽，介质对材料的腐蚀轻微。故选用Q235-A为夹套材料，查手册，知道板厚为4.5~16，设计温度为165时，由内插法可得Q235-A的许用应力=110.6MPa，夹套加热蒸汽系统装有安全阀，选取夹套设计压力，即0.66MPa，夹套筒体与内筒的环焊缝因无法双面焊和作相应的探伤检查，从安全考虑，夹套上所有焊缝均取焊缝系数=0.60，取壁厚附加量中的钢板厚度负偏差=0.8，单面腐蚀取腐蚀余量=1。 4.2.2确定筒体的材料筒体材料也选用Q235-A，筒体受内压取设计压力为=0.605MPa，设计温度120，参考前面计算夹套壁厚结果，可知按强度计算内筒的壁厚约为8，而筒体又受外压作用，按设计外压0.66MPa，所得壁厚大于内压设计的壁厚，则按外压稳定性设计的壁厚，一定能满足内压设计要求，能够不再作内压设计校核。 4.3强度和刚度设计与校核 4.3.1夹套的壁厚设计与校核夹套的壁厚计算如下：凸形封头的壁厚附加量也只考虑和，加工成型的减薄量由制造厂根据加工条件来确定，以保证壁厚符合图纸要求，设计计算时能够不作考虑。取=0.8，=1，标准椭圆形夹套封头的壁厚为圆整至钢板规格厚度并查阅封头标准，选取夹套的筒体和封头壁厚均为=10。 4.3.2内筒的壁厚设计与校核考虑到内压筒体按外压设计，且受双面腐蚀作用，能够初选筒体壁厚=12，并取=0.8，=2，筒体有效壁厚=9.2，==141.3。内压受外压作用的计算长度L为被夹套包围的筒体部分加凸形封头高的1/3, = =1348.3/1300=1.04 查教材《过程设备机械设计基础》（华东理工大学出版社，）图8-21，由/=141.3和=1.04，能够查得系数A=；再查该书图8-22，由系数A查得系数B=100MPa。筒体的许用外压为因为，且比较接近，因此取筒体=10，另外外压稳定和内压强度均能满足要求，（若选=8，/=234,查得系数A=3.6，系数B=50，此时筒体的许用外压）。选取筒体下封头=12，壁厚附加量中=0.8，=2，因此筒体下封头的有效壁厚；标准椭圆封头的外压计算当量球面半径，计算系数A为查教材《过程设备机械基础》（华东理工大学出版社，）图8-22，由系数A查得系数B=118MPa，许用外压为取筒体下封头壁厚=12，符合外压稳定和内压强度要求。筒体的上封头只受内压作用，为了便于制造取上封头壁厚与筒体下封头壁厚相同。 4.4水压试验及其强度校核内筒体水压试验压力由，，取二者中大值，为方便压力表读数，取。夹套水压试验压力由，，取夹套水压试验。内筒水压试验时壁内应力夹套水压试验时壁内应力由于Q235-A在常温时的屈服强度=235MPa，计算 0.9=211.5MPa 可见水压试验时内筒、夹套内应力都小于0.9，水压试验安全。当夹套做水压试验时，釜体将受外压作用。因夹套的试验压力为，而筒体的许用外压为，故在夹套水压试验时，筒体内需要充压才能保持筒体稳定。 4.5标准件选择 4.5.1选择釜体法兰根据筒体内操作压力、温度和筒体直径，查表3-10初选乙型平焊法兰和《压力容器法兰类型与技术条件》，法兰材料为Q235C，再查标准JB4702- 《乙型平焊法兰》，公称压力PN=1.0MPa的Q235C甲型平焊法兰在操作温度120时的许用工作压力为0.73MPa，大于筒体设计压力，所选用的乙型平焊法兰合适（见表3-10）。查标准《非金属垫片》（JB/T4704- ）、《缠绕垫片》（JB/T4705- ）和《金属垫片》（JB/T4706- ）以及《压力容器法兰类型与技术条件》（JB/T4700），选择石棉橡胶垫片和光滑面密封。查标准《乙型平焊法兰》（JB/T4702- ），选用乙型平焊法兰光滑密封面，公称压力为PN10，公称直径为DN1300。标记为：法兰GII6I – 1200 JB/T4702- ，记下法兰尺寸供绘图时用，查标准《非金属软垫片》（JB/T4704- ），选用垫片 JB/T4704- 。 4.5.2选择搅拌器、搅拌轴和联轴器根据工艺条件要求，查阅《浆式搅拌器》（HG/T2501，4-1991），选取搅拌器外径700mm，搅拌轴直径的平式搅拌器，标记为：搅拌器700-50 HG/T2501.4-1991 选择搅拌轴材料为45钢，查表3-11，钢的许用应力为，计算系数A=118~107 ，则搅拌轴的直径为考虑键槽对轴的强度的削弱和物料对轴的腐蚀，并根据表3-8能够取搅拌轴的直径。查阅标准《搅拌传动装置——联轴器》（HG21570-1995）中夹壳式联轴器型式、尺寸、技术要求、选用立式夹壳式联轴器。公称直径的联轴器的最大扭矩为。验算联轴器的扭矩，查表3-12，选取工作情况系数K=1.5，联轴器的计算扭矩为夹壳联轴器的标记为联轴器DN50 HG21570-1995。 4.5.3选择搅拌传动装置和密封装置查标准《搅拌传动装置-传动轴、减速器型号及技术参数》（HG21568-1995）及其附录《单级立式摆线针轮减速器》，按照搅拌功率和转速选择摆线针齿行星减速机BLD2.2—2-29Q（Q表示夹壳式轴头）。查阅标准《Y系列三相异步电动机》（JB/T10391- ），选电机Y100L-1，额定功率：2.2KW，转速1500r/min，根据表3-13查得摆线针齿行星减速机传动效率为0.95，减速机输出功率为2.20.95=2.09KW，符合搅拌要求。参考标准《单支点机架》（HG21566-1995），根据所选减速机设计减速机机架。根据操作条件选用带衬套及冷却水套铸铁填料箱，查《搅拌传动装置—碳钢填料箱》（HG2153.7-1992），公称轴径的填料箱，标记为：填料箱PN1.0DN50 HG/T21537.7-1992。浆式搅拌器安装一层，根据安装要求和考虑带衬套填料箱有支承作用，得，参考《单支点机架》（HG21566-1995）,机座J-A-50尺寸，可得。，均符合要求。 4.5.4选择容器支座反应釜因需要外加保温，故选用B型悬挂式支座。反应釜的总质量包括物料（或水压试验的水）质量，釜体和夹套的质量，电动机、减速机、搅拌装置、法兰、保温层等附件质量。当釜内、夹套内部充满水的质量比物料重，因此 = 釜体和夹套的质量能够查手册或自行计算，由此，电动机和减速机总质量约100kg，搅拌装置质量约，筒体法兰质量约，保温层质量约，手孔及其它接管附件质量约50kg，由此反应釜总质量即总重力约为499kN。反应釜安装四个支座，但按三个支座承载计算，查阅标准《耳式支座》（JB/T4725—1992）。能够选用承载能力为20kN的支座B2 JB/T4725—1992。 4.5.5选择手孔、视镜、温度计和工艺接管由《垂直吊盖板式平焊法兰人孔》（HG21519—1995）选用人孔（AG）450-0.6 HG21519-1995。由标准《压力容器视镜》（HG21619-21620-1986）或《组合式视镜》（HG21505-1992），选用碳钢带颈视镜IPN0.6，DN80A HG/T21619-21620-1986。加强套管温度计的选用能够参考生产厂家的产品目录，这里取公称长度1600mm，配凸面板式平焊法兰PN0.6MPa,DN40，HG20593-1997(《板式平焊钢制管法兰》)。进料管口c1-2采用无缝钢管，配法兰PN0.6,DN25，HG20592-1997（《钢制管法兰型式、参数（欧洲体系）》）。出料口h采用无缝钢管，配法兰PN0.6,DN25，HG205932-1997（《钢制管法兰型式、参数（欧洲体系）》）。加热蒸汽进口管g采用无缝钢管，配法兰PN0.6,DN25，HG205932-1997（《钢制管法兰型式、参数（欧洲体系）》）。冷凝液出口管i和压力表接管e都选用无缝钢管，配法兰PN0.6,DN40，HG205932-1997（《钢制管法兰型式、参数（欧洲体系）》）。安全阀接管a采用无缝钢管，配法兰PN0.6,DN40，HG205932-1997（《钢制管法兰型式、参数（欧洲体系）》）。由《弹簧式安全阀结构长度》（JB/T2203-1999），选用弹簧式带扳手安全阀，PN0.6,DN40，型号为A47H-16。反应釜上风头上的各个工艺接管都不值在的中心圆周上，因上风头壁厚裕量很大，故对手孔等均不做开孔补强验算。设计结果见的反应釜装配图。 5.总结　课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，这是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程．＂千里之行始于足下＂，经过这次课程设计，我们深深体会到这句千古名言的真正含义．我们今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础．课程设计是机械设计当中的非常重要的一环，本次课程设计时间不到一周略显得仓促一些。可是经过本次每天都过得很充实的课程设计，从中得到的收获还是非常多的。在设计过程中培养了我们综合运用机械设计课程及其它课程理论知识和利用生产时间知识来解决实际问题的能力，真正做到了学以致用。 6.参考书《过程设备机械设计基础》（华东理工大学出版社，）图8-21 《过程设备机械基础》（华东理工大学出版社，）图8-22 《压力容器法兰类型与技术条件》 JB4702- 《乙型平焊法兰》《非金属垫片》（JB/T4704- ）《缠绕垫片》（JB/T4705- ）《金属垫片》（JB/T4706- ）《压力容器法兰类型与技术条件》（JB/T4700）《乙型平焊法兰》（JB/T4702- ）《非金属软垫片》（JB/T4704- ）《浆式搅拌器》（HG/T2501，4-1991）《搅拌传动装置——联轴器》（HG21570-1995）《搅拌传动装置-传动轴、减速器型号及技术参数》（HG21568-1995）《单级立式摆线针轮减速器》《Y系列三相异步电动机》（JB/T10391- ）《单支点机架》（HG21566-1995）《搅拌传动装置—碳钢填料箱》（HG2153.7-1992）《单支点机架》（HG21566-1995）《耳式支座》（JB/T4725—1992）《垂直吊盖板式平焊法兰人孔》（HG21519—1995）《压力容器视镜》（HG21619-21620-1986）《钢制管法兰型式、参数（欧洲体系）》《钢制管法兰型式、参数（欧洲体系）》《钢制管法兰型式、参数（欧洲体系）》《钢制管法兰型式、参数（欧洲体系）》《弹簧式安全阀结构长度》（JB/T2203-1999）《钢制管法兰型式、参数（欧洲体系）》 7.致谢首先我们要感谢郝俊文老师给了我们这次机会，能够让我们亲自进行课程设计，课程设计是机械设计当中的非常重要的一环，是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程。设计过程中培养了我们的综合运用机械设计课程及其它课程理论知识和利用生产时间知识来解决实际问题的能力，真正做到了学以致用。另外还要谢谢整个小组同学共同的努力，大家配合十分默契各施其职使得设计过程十分顺畅，也加强了团队之间的默契。附录：图1 机械传动和摩擦副的效率概略值图2 各类压力容器法兰使用范围图3 几类常见轴材料的及A值图4 工作情况系数K

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