化工机械基础课程设计设计一台夹套传热式带搅拌的配料罐.doc

化工机械设计目录1.夹套反应釜设计任务书12.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.设计总结5.参考文献 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配料罐二、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、选择支座形式并进行计算；3、手孔校核计算；4、选择接管、管法兰、设备法兰；5、进行搅拌传动系统设计； （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) 选择轴承； （4）选择联轴器；（5）进行罐内搅拌轴的结构、搅拌器与搅拌轴的连接结构设计；6、设计机架结构；7、设计凸缘及安装底盖结构；8、选择轴封结构；9、绘制装配图（1#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，m3由工艺条件给定1-2操作面积V1,m3由工艺条件给定1-3传热面积F,由工艺条件给定1-4釜体形式常用结构1-5封头形式常用结构1-6封头形式按参考文献2式表4-2选取1-7初算筒体内径按参考文献2式表4-1选取1-8圆整筒体内径D1,按参考文献2式表4-1选取1-9一米高的容积V1m,m3按参考文献2式表4-1选取1-10釜体封头容积V1封,m3按参考文献2式表4-2选取1-11釜体高度H1=(VV1封)/V1m,m按参考文献2式表4-2选取1-12圆整釜体高度H1,mm选取1-13实际容积V=V1mH1+V1封,m3按文献2式4-3计算1-14夹套筒体内径D2,mm按文献2式4-3选取1-15装料系数=V操/V或按=0.60.85选取计算1-16夹套筒体高度H2(VV1封)/V1m,m按文献2式4-3计算1-17圆整夹套筒体高度H2,mm选取1-18罐体封头表面积F1封,m2按文献2式4-3选取1-19一米高筒体内表面积F1m,m2按文献2式4-3选取1-20实际总传热面积F=F1mH2+F1封，m2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设备材料据工艺条件或腐蚀情况确定2-2设计压力（罐体内）p1,MPa由工艺条件给定2-3设计压力（夹套内）p2,MPa由工艺条件给定2-4设计温度（罐体内）t1,由工艺条件给定2-5设计温度（夹套内）t2,由工艺条件给定2-6液柱静压力p1H=10-6gh,MPa按参考文献1计算2-7计算压力p1c=p1+p1H,MPa计算2-8液柱静压力p2H,MPa忽略2-9计算压力p2c=p2计算2-10罐体及夹套焊接接头系数按参考文献1表10-9选取2-11设计温度下材料许用应力t,MPa按参考文献1附表6选取2-12罐体筒体计算厚度按参考文献1式10-12选取2-13夹套筒体计算厚按参考文献1式10-12选取2-14罐体封头计算厚度按参考文献1式10-32选取2-15夹套封头计算厚按参考文献1式10-32选取2-16钢板厚度负偏差C1,mm按参考文献1式10-10选取2-17腐蚀裕量C2,mm按参考文献1第十章选取2-18厚度附加量C=C1+C2按参考文献1第十章选取2-19罐体筒体设计厚度1c=1+C2,mm按参考文献1式10-12选取2-20夹套筒体设计厚度2c=2+C2,mm按参考文献1式10-12选取2-21罐体封头设计厚度/1c=/1+C2,mm按参考文献1式10-12选取2-22夹套封头设计厚度/2c=/2+C2,mm按参考文献1式10-12选取2-23罐体筒体名义厚度1n,mm圆整取数2-24夹套筒体名义厚度2n,mm圆整取数2-25罐体封头名义厚度/1n,mm圆整取数2-26夹套封头名义厚度/2n,mm圆整取数3.3稳定性校核（按外压校核厚度）步骤项目及代号参数及结果备注3-2罐体筒体名义厚度1n,mm假设3-2厚度附加量C=C1+C2按参考文献1表10-10选取3-3罐体筒体有效厚度1e=1n-C,mm按参考文献1第十章计算3-4罐体筒体外径D1O=D1+21n,mm按参考文献1第十章计算3-5筒体计算长度L=H2+1/3h1+h2,mm按参考文献1第十章计算3-6系数L/D1O按参考文献1第十章计算3-7系数D1O/1e按参考文献1第十章计算3-8系数A查参考文献1图10-153-9系数B查参考文献1图10-173-10许用外压力按参考文献1式10-25计算3-11罐体筒体名义厚度1n,mm假设3-12厚度附加量C=C1+C2按参考文献1图10-103-13罐体筒体有效厚度1e=1n-C,mm按参考文献1第十章计算3-14罐体筒体外径D1O=D1+21n,mm按参考文献1第十章计算3-15筒体计算长度L=H2+1/3h1+h2,mm按参考文献1第十章计算3-16系数L/D1O按参考文献1第十章计算3-17系数D1O/1e按参考文献1第十章计算3-18系数A查参考文献1图10-153-19系数B查参考文献1图10-173-20许用外压力按参考文献1式10-25计算3-21罐体筒体名义厚度1n,mm确定3-22罐体封头名义厚度/1n,mm假设3-23厚度附加量C=C1+C2按参考文献1表10-9，10-10选取3-24罐体封头有效厚度/1e=/1n-C,mm按参考文献1第十章计算3-25罐体封头外径D/1O=D/1+2/1n,mm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/1O=0.9D/1O,mm按参考文献1第十章计算3-27系数按参考文献1第十章计算3-28系数B查参考文献1图10-173-29许用外压力按参考文献1式10-34计算3-30罐体封头名义厚度/1n,mm确定3.4水压试验校核步骤项目及代号参数及结果备注4-1罐体实验压力按参考文献1式10-17计算4-2夹套水压实验压力按参考文献1式10-17计算4-3材料屈服点应力S,MPa按参考文献1附录6计算4-4T0.9S,MPa按参考文献1式10-19计算4-5罐体圆筒应力按参考文献1式10-19计算4-6夹套内压实验应力按参考文献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B型，标准号为JB/T4712.3-2007，材料为Q345R，由容器公称直径DN=1200mm查参考文献2附录4-9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l1b11s1l3b33e允许载荷Q，kN支座号B型筋板地脚螺栓支座质量，kgB型l2b22dM3.6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界面形式用途和名称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、螺栓法兰厚度C法兰内径B法兰理论质量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螺纹ThABCDEFG3.6.3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，KgDD1D2D3D4dH规格数量凹面凸面3.7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3.7.2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,kW由工艺条件确定5-2轴转数n,r/min由工艺条件确定5-3轴材料常用5-4轴所传动的扭矩按参考文献1第五章计算5-5材料许用扭转剪应力,MPa按参考文献1第十七章17-1选取5-6系数A0按参考文献1第十七章17-1选取5-7轴端直径按参考文献1第十七章式17-3计算5-8开一个键槽，轴径扩大5%，mm按参考文献1第17章计算5-9圆整轴端直径d，mm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3.8.2 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PKW已知电机功率6-2小皮带轮转速n1r/min已知电机转速6-3大皮带轮转速n2r/min已知搅拌机转速6-4工况系数Ka由参考文献1表14-4选出6-5设计功率PdkW计算6-6选V带型号根据参考文献1图14-5选取6-7传动速比i计算6-8小皮带轮计算直径d1mm按参考文献1表14-5初选6-9验算带速vm/svmax =25-30 m/svmin=5 m/s6-12滑动率选取6-13大皮带轮计算直径dzmm计算后按参考文献1表14-5圆整6-14初定中心距a0mm可根据结构要求定6-15带的基准长度Ld0mm计算后按参考文献1表14-2圆整6-14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 ）mmamin=a-0.015Ldamax=a+0.03 Ld按参考文献1式14-12计算6-15小皮带轮包角1()按参考文献1式14-13计算6-16单根V带额定功率P1kW由参考文献1表14-6选取6-17i1时，单根V带额定功率增量P1kW由参考文献1表14-6选取6-18包角修正系数K由参考文献1表14-7选取6-19带长修正系数KL由参考文献1表14-8选取6-20V带根数z计算后圆整3.8.3轴承、联轴器的选择（1）有工艺条件可知，轴承选用角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额定静载荷Cr，KN额定动负荷Cr，KN极速转速Kr/mindDBrsminR1sminah最小raz最大（2）联轴器选用GT型凸缘联轴器 （按参考文献2附录E-10选取）标准符号孔径dg(H7)MmaxNm主要尺寸，mm质量KgDD1D0HH1H2H3d0ndmr3.9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-21564-1995，参考文献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d6h33.9.2安装底盖安装底盖公称直径DN机架公称直径d2kd5d6（h7）k1D7S3.10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5-14）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