反应釜的设计要求

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4-5 4-6 罐体圆筒应力?1T?夹?2Tp1T(D1??1e)2?1e,MPa 26.17<179.8 按参考文献1第九章计算 套?内压2e实,MPa 验应力32.59<178.8 按参考文献1第九章计算 p2T(D2??2?2e)3.反应釜的搅拌装置

搅拌装置由搅拌器、轴及其支承组成。搅拌器的型式主要有：桨式、推进式、框式、涡轮式、螺杆式和螺带式等。根据设计任务书及搅拌器型式选用表选取。

搅拌器型式选用表（摘自HG/T20569—94） 表7 工艺过程类别 调和（低粘度均相液体混合） 分散（非均相液体混合） 液滴大小（分散度）容积循环速率 3.1搅拌器的安装方式及其与轴连接的结构设计

推进式搅拌器类似风扇扇形结构。它与轴的连接是通过轴套用平键或紧定螺钉固

定，轴端加固定螺母。为防螺纹腐蚀可加轴头保护帽见附图1、2。

推进式搅拌器DJ常取内径D1的1/5～1/2，DJ=0.25×1500=375mm，

N/n=4/300=0.0133<0.025所以DJ取400符合要求。

推进式搅拌器的主要尺寸见下表

表8 推进式搅拌器的主要尺寸 mm DJ d d1 d0 b 150 30 60 M12 8 键槽 T 33.1 40 1.77 H 质量，kg N/n 不大于 0.01 涡轮式 控制因素 容积循环速率 适用搅拌器型式 推进式、涡轮式 D1/DJ 推进式：4:1～3:1 涡轮式：6:1～3:1 3.5:1～3:1 1:1～1:2 H0/DJ 不限 第 13 页

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200 250 300 400 500 600 700 80 140 50 65 90 110 M20 24 87.2 M16 16 18 55.1 70.6 40 80 12 43.6 45 55 65 95 105 125 150 1.93 3.38 3.62 4.59 10.42 12.11 13.57 0.025 0.05 0.075 0.02 根据设计条件选用DJ 为400的推进式搅拌器。 3.2搅拌轴设计

搅拌轴的机械设计内容同一般传动轴。主要是结构设计（包括轴的支承结构）和强度校核，对于转速n>200r/min的，还要进行临界转速的校核。

（1）搅拌轴的材料：用45号钢。

（2）搅拌轴的结构：常用实心或空心直轴，其结构型式根据轴上安装的搅拌器类型、支承的结构和数量、以及与联轴器的连接要求而定，还要考虑腐蚀等因素的影响。介质为盐类无腐蚀性。轴上安装一层搅拌器。搅拌器的轴头需车削台肩，开键槽，轴端还要车螺纹。 表9 机架代号 搅拌轴轴端尺寸 h1 h2 h3 h4 d0 d1 d2 M1 d3 d4 R1 t1 DJ型 b1 H H2 质量，kg DJ35 113 3 15 24 35 42 42.8 M45×1.5 （3）搅拌器强度校核

通常搅拌轴强度校核计算与轴结构设计同时进行，边画图、边计算、边修改。 （4）搅拌轴的形位公差和表面积粗糙程度要求：一般搅拌轴要求运转平稳，为防止轴的弯曲对轴封处的不利影响，因此轴安装和加工要控制轴的直度。当转速

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45 50 1 46 8 600 340 78 化工设备机械基础

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n=300r/min时，直线度允差1000:0.1。

轴的配合面的配合公差和表面粗糙度可按所配零件的标准要求选取。

（5）搅拌轴的支承，一般搅拌轴可依靠减速器内的一对轴承支承。为保证搅拌

轴悬臂稳定性没，轴的悬臂长L1、轴径d和两轴承间距B应满足下列关系：

L1/B≤4～5；L1/d≤40～50

L1≤40～50 L1≤1280～1600 所以L1=1280

若轴封处能起支承作用，B应算至轴封处，当d的裕量较小和轴转速较高的L1/B

及L1/d取偏小值。

反应釜搅拌轴的滚动轴承，通常根据转速、载荷的大小及轴径d选择，高转速、

轻载荷可选用角接触球轴承。低速、重载荷可选用圆锥滚子轴承。常用轴承型号及主要尺寸见附表3～附表5。

安装轴承的公差带常采用K6，外壳孔的公差带长采用H7。安装轴承处的轴配合

表面粗糙度Ra取0.8～1.6，外壳孔与轴承配合表面粗糙度取1—6。

成对安装的轴承，当温度变化较大时，应优先采用背对背安装。 （6）搅拌器的临界转速校核计算。

搅拌轴上装有搅拌器，往往由于结构不对称，加工安装有误差等原因，使回转中

心离开其几何轴线而产生回转离心力，使轴受到周期性载荷干扰。当周期载荷的频率与搅拌轴的自然频率接近时，轴便发生剧烈振动，这种现象称为轴的共振。产生共振时，搅拌轴的转速称为临界转速。

一般搅拌轴常设计呈刚性轴，使n≤（0.75～0.8）nc1。

当轴上装有单层且经过很好平衡的搅拌器时，其一阶临界转速nc1为：

nc1?602?3EIgWdL1(L1?B)2

其中E=2.01×105×106Pa W1=4.59N n=300r/min则有

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nc1?602?3.143?2.01?105?1026??(0.032)4?494.54.59?(1.28)(1.28?0.26)64

0.75 nc1=370.1r/min n≤0.75 nc1搅拌轴符合要求

式中 E——轴材料弹性模量，Pa；

I——轴的惯性矩，I=1/64（πd）2，m4； d——轴径，m；0.032； B——两支点间距离，m；0.26； W1——搅拌器重，N； L1——搅拌器外伸端长度，m。 搅拌轴的强度计算步骤一览表见下表： 表10

步骤 项目及代号 1 2 3 4 轴功率P,kW 轴转数n,r/min 轴材料 轴所传动的扭矩T?9.55?106参数及结果 4 300 45 127.33 35 备注 由工艺条件确定 由工艺条件确定 常用 按参考文献1第17章计算 Pn,N?mm5 材料许用扭转剪应力[η],MPa 按参考文献1第17章表17-3 6 系数A0 112 按参考文献1第17章表17-3 7 轴端直径d?A03Pn,mm 27 按参考文献1第17章式17-2计算 8 9 开一个键槽，轴径扩大5%，mm 圆整轴端直径d，mm 28.35 32 按参考文献1第17章计算 圆整选取 第 16 页

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