化工機(jī)械基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)電子稿

1、 化工機(jī)械設(shè)計(jì)（2009屆）題 目 學(xué) 院 專(zhuān) 業(yè) 班 級(jí) 學(xué) 號(hào) 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 完成日期 目錄1.夾套反應(yīng)釜設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)12.設(shè)計(jì)方案分析和擬定33罐體和夾套設(shè)計(jì) 4 3.1幾何尺寸 4 3.2強(qiáng)度計(jì)算4 3.3穩(wěn)定性校核（按內(nèi)壓校核厚度）5 3.4水壓試驗(yàn)校核6 3.5支座形式的選擇7 3.6接管、管法蘭及設(shè)備法蘭的選擇7 3.6.1管口表 7 3.6.2管法蘭表 7 3.6.3設(shè)備法蘭的選擇 8 3.7攪拌傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)8 3.7.1攪拌器選擇 8 3.7.2攪拌軸設(shè)計(jì) 8 3.8傳動(dòng)系統(tǒng)9 3.8.1電動(dòng)機(jī) 9 3.8.2 V帶減速機(jī) 9 3.8.3軸承、聯(lián)軸器的選擇 10 3.9凸

2、緣法蘭及安裝底蓋11 3.9.1凸緣法蘭 11 3.9.2安裝底蓋 11 3.10軸封形式的選擇 11 3.11總裝配圖的繪制（見(jiàn)附圖）4.設(shè)計(jì)總結(jié)5.參考文獻(xiàn) 1、夾套反應(yīng)釜設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)一、設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)一臺(tái)夾套傳熱式帶攪拌的配料罐二、設(shè)計(jì)參數(shù)和技術(shù)特性指示三、設(shè)計(jì)要求 1、進(jìn)行罐體和夾套設(shè)計(jì)計(jì)算；2、選擇支座形式并進(jìn)行計(jì)算；3、手孔校核計(jì)算；4、選擇接管、管法蘭、設(shè)備法蘭；5、進(jìn)行攪拌傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)； （1）進(jìn)行傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)（指定用V帶傳動(dòng)）； （2）作帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算：定出帶型，帶輪相關(guān)尺寸（指定選用庫(kù)存電機(jī)Y132M2-6,轉(zhuǎn)速960r/min，功率5.5KW）； (3) 選擇軸承； （4

3、）選擇聯(lián)軸器；（5）進(jìn)行罐內(nèi)攪拌軸的結(jié)構(gòu)、攪拌器與攪拌軸的連接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；6、設(shè)計(jì)機(jī)架結(jié)構(gòu)；7、設(shè)計(jì)凸緣及安裝底蓋結(jié)構(gòu)；8、選擇軸封結(jié)構(gòu)；9、繪制裝配圖（1#圖紙）。2、設(shè)計(jì)方案的分析和擬定一、夾套反應(yīng)釜的總體結(jié)構(gòu)主要由：攪拌容器：罐體和夾套，主要由封頭和筒體組成 攪拌裝置：攪拌器和攪拌軸 傳動(dòng)裝置：為帶動(dòng)攪拌裝置設(shè)置的，由電動(dòng)機(jī)、減速機(jī)、聯(lián)軸器和傳動(dòng)軸等組合而成 軸封裝置：動(dòng)密封，一般采用機(jī)械密封或填料密封 支座接管及一些附件二、夾套反應(yīng)釜機(jī)械設(shè)計(jì)步驟先閱讀任務(wù)書(shū)，然后設(shè)計(jì)1. 罐體和夾套的設(shè)計(jì) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 罐體幾何尺寸設(shè)計(jì) 夾套幾何尺寸設(shè)計(jì) 強(qiáng)度校核2. 反應(yīng)釜的攪拌裝置確定攪拌的形式：推進(jìn)式

4、，與軸的連接是通過(guò)軸套用平鍵或是深定螺釘固定攪拌軸設(shè)計(jì)：攪拌軸的材料結(jié)構(gòu)校核強(qiáng)度支承軸的臨界轉(zhuǎn)變校核計(jì)算 3. 反應(yīng)釜的傳動(dòng)裝置 電機(jī)、減速器的選型，選擇聯(lián)軸器，選用和設(shè)計(jì)機(jī)槳和底座 主要是設(shè)計(jì)V帶，根據(jù)選用的功率、轉(zhuǎn)速4. 反應(yīng)釜的軸封裝置 填封密封是由填料箱、壓蓋、壓緊螺栓及油杯等組成。一般用于常壓、低壓、低轉(zhuǎn)速及允許定期維護(hù)的攪拌裝置。 機(jī)械密封的攪拌裝置：主要用于腐蝕、易燃、易爆、劇毒及帶有固體顆粒的介質(zhì)中工作的有壓和真空設(shè)備。三、反應(yīng)釜的其他附件1. 支座：夾套反應(yīng)釜多為立式安裝，最常用的支座為耳式支座、標(biāo)準(zhǔn)耳式支座 支座分為A型和B型兩種，當(dāng)設(shè)備需要保溫或直接支承在樓板上時(shí)選B型，

5、否則選A型，每臺(tái)反應(yīng)釜常用4個(gè)支座。2. 設(shè)備接口： 接管與管法蘭 補(bǔ)強(qiáng)圈 液體出料口 過(guò)夾套的物料進(jìn)出口 夾套進(jìn)氣管 3. 視鏡：一般成對(duì)使用，當(dāng)視鏡需要斜裝或設(shè)備直徑較小時(shí)，采用帶頸視鏡。3、夾套反應(yīng)釜設(shè)計(jì)計(jì)算3.1幾何尺寸：步驟項(xiàng)目及代號(hào)參數(shù)及結(jié)果備注1-1全容積V，m3由工藝條件給定1-2操作面積V1,m3由工藝條件給定1-3傳熱面積F,由工藝條件給定1-4釜體形式常用結(jié)構(gòu)1-5封頭形式常用結(jié)構(gòu)1-6封頭形式按參考文獻(xiàn)2式表4-2選取1-7初算筒體內(nèi)徑按參考文獻(xiàn)2式表4-1選取1-8圓整筒體內(nèi)徑D1,按參考文獻(xiàn)2式表4-1選取1-9一米高的容積V1m,m3按參考文獻(xiàn)2式表4-1選取1-

6、10釜體封頭容積V1封,m3按參考文獻(xiàn)2式表4-2選取1-11釜體高度H1=(VV1封)/V1m,m按參考文獻(xiàn)2式表4-2選取1-12圓整釜體高度H1,mm選取1-13實(shí)際容積V=V1m×H1+V1封,m3按文獻(xiàn)2式4-3計(jì)算1-14夾套筒體內(nèi)徑D2,mm按文獻(xiàn)2式4-3選取1-15裝料系數(shù)=V操/V或按=0.60.85選取計(jì)算1-16夾套筒體高度H2(VV1封)/V1m,m按文獻(xiàn)2式4-3計(jì)算1-17圓整夾套筒體高度H2,mm選取1-18罐體封頭表面積F1封,m2按文獻(xiàn)2式4-3選取1-19一米高筒體內(nèi)表面積F1m,m2按文獻(xiàn)2式4-3選取1-20實(shí)際總傳熱面積F=F1m×

7、;H2+F1封，m2按文獻(xiàn)2式4-5校核3.2強(qiáng)度計(jì)算（按內(nèi)壓計(jì)算厚度）步驟項(xiàng)目及代號(hào)參數(shù)及結(jié)果備注2-1設(shè)備材料據(jù)工藝條件或腐蝕情況確定2-2設(shè)計(jì)壓力（罐體內(nèi)）p1,MPa由工藝條件給定2-3設(shè)計(jì)壓力（夾套內(nèi)）p2,MPa由工藝條件給定2-4設(shè)計(jì)溫度（罐體內(nèi)）t1,由工藝條件給定2-5設(shè)計(jì)溫度（夾套內(nèi)）t2,由工藝條件給定2-6液柱靜壓力p1H=10-6gh,MPa按參考文獻(xiàn)1計(jì)算2-7計(jì)算壓力p1c=p1+p1H,MPa計(jì)算2-8液柱靜壓力p2H,MPa忽略2-9計(jì)算壓力p2c=p2計(jì)算2-10罐體及夾套焊接接頭系數(shù)按參考文獻(xiàn)1表10-9選取2-11設(shè)計(jì)溫度下材料許用應(yīng)力t,MPa按參考文

8、獻(xiàn)1附表6選取2-12罐體筒體計(jì)算厚度按參考文獻(xiàn)1式10-12選取2-13夾套筒體計(jì)算厚按參考文獻(xiàn)1式10-12選取2-14罐體封頭計(jì)算厚度按參考文獻(xiàn)1式10-32選取2-15夾套封頭計(jì)算厚按參考文獻(xiàn)1式10-32選取2-16鋼板厚度負(fù)偏差C1,mm按參考文獻(xiàn)1式10-10選取2-17腐蝕裕量C2,mm按參考文獻(xiàn)1第十章選取2-18厚度附加量C=C1+C2按參考文獻(xiàn)1第十章選取2-19罐體筒體設(shè)計(jì)厚度1c=1+C2,mm按參考文獻(xiàn)1式10-12選取2-20夾套筒體設(shè)計(jì)厚度2c=2+C2,mm按參考文獻(xiàn)1式10-12選取2-21罐體封頭設(shè)計(jì)厚度/1c=/1+C2,mm按參考文獻(xiàn)1式10-12選取

9、2-22夾套封頭設(shè)計(jì)厚度/2c=/2+C2,mm按參考文獻(xiàn)1式10-12選取2-23罐體筒體名義厚度1n,mm圓整取數(shù)2-24夾套筒體名義厚度2n,mm圓整取數(shù)2-25罐體封頭名義厚度/1n,mm圓整取數(shù)2-26夾套封頭名義厚度/2n,mm圓整取數(shù)3.3穩(wěn)定性校核（按外壓校核厚度）步驟項(xiàng)目及代號(hào)參數(shù)及結(jié)果備注3-2罐體筒體名義厚度1n,mm假設(shè)3-2厚度附加量C=C1+C2按參考文獻(xiàn)1表10-10選取3-3罐體筒體有效厚度1e=1n-C,mm按參考文獻(xiàn)1第十章計(jì)算3-4罐體筒體外徑D1O=D1+21n,mm按參考文獻(xiàn)1第十章計(jì)算3-5筒體計(jì)算長(zhǎng)度L=H2+1/3h1+h2,mm按參考文獻(xiàn)1第十

10、章計(jì)算3-6系數(shù)L/D1O按參考文獻(xiàn)1第十章計(jì)算3-7系數(shù)D1O/1e按參考文獻(xiàn)1第十章計(jì)算3-8系數(shù)A查參考文獻(xiàn)1圖10-153-9系數(shù)B查參考文獻(xiàn)1圖10-173-10許用外壓力按參考文獻(xiàn)1式10-25計(jì)算3-11罐體筒體名義厚度1n,mm假設(shè)3-12厚度附加量C=C1+C2按參考文獻(xiàn)1圖10-103-13罐體筒體有效厚度1e=1n-C,mm按參考文獻(xiàn)1第十章計(jì)算3-14罐體筒體外徑D1O=D1+21n,mm按參考文獻(xiàn)1第十章計(jì)算3-15筒體計(jì)算長(zhǎng)度L=H2+1/3h1+h2,mm按參考文獻(xiàn)1第十章計(jì)算3-16系數(shù)L/D1O按參考文獻(xiàn)1第十章計(jì)算3-17系數(shù)D1O/1e按參考文獻(xiàn)1第十章計(jì)

11、算3-18系數(shù)A查參考文獻(xiàn)1圖10-153-19系數(shù)B查參考文獻(xiàn)1圖10-173-20許用外壓力按參考文獻(xiàn)1式10-25計(jì)算3-21罐體筒體名義厚度1n,mm確定3-22罐體封頭名義厚度/1n,mm假設(shè)3-23厚度附加量C=C1+C2按參考文獻(xiàn)1表10-9，10-10選取3-24罐體封頭有效厚度/1e=/1n-C,mm按參考文獻(xiàn)1第十章計(jì)算3-25罐體封頭外徑D/1O=D/1+2/1n,mm按參考文獻(xiàn)1第十章計(jì)算3-26標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭當(dāng)量球殼外半徑R/1O=0.9D/1O,mm按參考文獻(xiàn)1第十章計(jì)算3-27系數(shù)按參考文獻(xiàn)1第十章計(jì)算3-28系數(shù)B查參考文獻(xiàn)1圖10-173-29許用外壓力按參考文

12、獻(xiàn)1式10-34計(jì)算3-30罐體封頭名義厚度/1n,mm確定3.4水壓試驗(yàn)校核步驟項(xiàng)目及代號(hào)參數(shù)及結(jié)果備注4-1罐體實(shí)驗(yàn)壓力按參考文獻(xiàn)1式10-17計(jì)算4-2夾套水壓實(shí)驗(yàn)壓力按參考文獻(xiàn)1式10-17計(jì)算4-3材料屈服點(diǎn)應(yīng)力S,MPa按參考文獻(xiàn)1附錄6計(jì)算4-4T0.9S,MPa按參考文獻(xiàn)1式10-19計(jì)算4-5罐體圓筒應(yīng)力按參考文獻(xiàn)1式10-19計(jì)算4-6夾套內(nèi)壓實(shí)驗(yàn)應(yīng)力按參考文獻(xiàn)1式10-19計(jì)算3.5支座形式的選擇由于立式反應(yīng)釜為夾套傳熱帶攪拌的配料罐，屬于保溫型所以選擇標(biāo)準(zhǔn)耳式B型，標(biāo)準(zhǔn)號(hào)為JB/T4725-92，材料為Q235-A，由容器公稱(chēng)直徑DN=1400mm查參考文獻(xiàn)2附錄4-9

13、得如下主要尺寸：允許載荷Q，kN適用容器公稱(chēng)直徑DN高度H底板墊板l1b11s1l3b33e允許載荷Q，kN支座號(hào)B型筋板地腳螺栓支座質(zhì)量，kgB型l2b22dM3.6接管、管法蘭及設(shè)備法蘭的選擇3.6.1管口表符號(hào)公稱(chēng)直徑連接尺寸標(biāo)準(zhǔn)連界面形式用途和名稱(chēng)a25PL25-1.0RF HG20592-2009突面蒸汽入口b65PL65-1.0RF HG20592-2009突面加料口c100凹凸面視鏡d25PL25-1.0RF HG20592-2009突面溫度計(jì)接口e25PL25-1.0RF HG20592-2009突面壓縮空氣入口f40PL40-1.0RF HG20592-2009突面放料口g2

14、5PL25-1.0RF HG20592-2009突面冷凝水出口3.6.2管法蘭參考文獻(xiàn)2附錄4-12符號(hào)公稱(chēng)直徑DN管子外徑A連接尺寸六角螺栓、螺栓密封尺寸法蘭厚度C法蘭內(nèi)徑B法蘭理論質(zhì)量Kg法蘭外徑D螺栓孔中心圓直徑K螺栓孔直徑L螺栓孔數(shù)量n螺紋Th螺栓長(zhǎng)度l螺柱長(zhǎng)度ldf1abcdefg3.6.3設(shè)備法蘭的選擇查參考文獻(xiàn)1表11-2可知乙型平焊法蘭可滿足工藝條件，法蘭材料取Q235-A，由參考文獻(xiàn)1表11-1可餐區(qū)凹凸面密封面，墊片材料選用耐油石油橡膠板，螺栓材料GB700Q235-A，螺母材料為Q235-A查閱相關(guān)文獻(xiàn)可得乙型平焊法蘭尺寸如下：PN=0.6MPa公稱(chēng)直徑DN法蘭螺栓法蘭質(zhì)

15、量，KgDD1D2D3D4dH規(guī)格數(shù)量凹面凸面3.7攪拌傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.7.1攪拌器選擇攪拌裝置：由工藝條件可知攪拌器采用推進(jìn)式攪拌器，其直徑DJ常取罐體內(nèi)經(jīng)D1的0.2-0.5，以DJ=0.33* D1最為常見(jiàn)，常用與n=100500r/min的場(chǎng)合。推進(jìn)式攪拌器的主要尺寸見(jiàn)參考文獻(xiàn)2表4-6DJdd1d0鍵槽H質(zhì)量KgN/nbt不大于3.7.2攪拌軸設(shè)計(jì)攪拌器的機(jī)械設(shè)計(jì)酮一般轉(zhuǎn)動(dòng)軸。攪拌軸材料選用45號(hào)鋼，攪拌軸轉(zhuǎn)速200r/min。（1） 攪拌軸軸的強(qiáng)度校核，步驟如下：（見(jiàn)參考文獻(xiàn)2表4-7）步驟項(xiàng)目及代號(hào)參數(shù)及結(jié)果備注5-1軸功率P,kW由工藝條件確定5-2軸轉(zhuǎn)數(shù)n,r/min由工藝條

16、件確定5-3軸材料常用5-4軸所傳動(dòng)的扭矩按參考文獻(xiàn)1第五章計(jì)算5-5材料許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力,MPa按參考文獻(xiàn)1第十七章17-1選取5-6系數(shù)A0按參考文獻(xiàn)1第十七章17-1選取5-7軸端直徑按參考文獻(xiàn)1第十七章式17-3計(jì)算5-8開(kāi)一個(gè)鍵槽，軸徑擴(kuò)大5%，mm按參考文獻(xiàn)1第17章計(jì)算5-9圓整軸端直徑d，mm圓整選?。?） 攪拌軸的結(jié)構(gòu)：實(shí)心直軸，與聯(lián)軸器配合使用，攪拌器與軸的連接是通過(guò)軸套用平鍵或緊釘固定，軸端加固定螺母。（3） 攪拌軸的形位公差和表面粗糙度的要求：一般攪拌軸要求運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速為200r/min，則直線允差1000：0.13.8V帶減速機(jī)3.8.1電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率K

17、w減載轉(zhuǎn)速r/min堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩3.8.2 V帶減速機(jī) （1）特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，價(jià)格低廉，能防止過(guò)載，噪聲小。 （2）減速機(jī)的基本形式和主要尺寸。 （3）減速機(jī)的設(shè)計(jì)重點(diǎn)是V帶輪的設(shè)計(jì)計(jì)算。V帶輪的設(shè)計(jì)計(jì)算和步驟如下：（見(jiàn)參考文獻(xiàn)2表4-22）步驟設(shè)計(jì)項(xiàng)目單位公式及數(shù)據(jù)備注6-1傳動(dòng)的額定功率PKW已知電機(jī)功率6-2小皮帶輪轉(zhuǎn)速n1r/min已知電機(jī)轉(zhuǎn)速6-3大皮帶輪轉(zhuǎn)速n2r/min已知攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速6-4工況系數(shù)Ka由參考文獻(xiàn)1表14-4選出6-5設(shè)計(jì)功率PdkW計(jì)算6-6選V帶型號(hào)根據(jù)參考文獻(xiàn)1圖14-5選取6-7傳動(dòng)速比i計(jì)算6-8小皮帶輪計(jì)算直徑d1mm按參考

18、文獻(xiàn)1表14-5初選6-9驗(yàn)算帶速vm/svmax =25-30 m/svmin=5 m/s6-10小皮帶輪計(jì)算直徑d1mm按參考文獻(xiàn)1表14-5初選6-11驗(yàn)算帶速vm/svmax =25-30 m/svmin=5 m/s6-12滑動(dòng)率選取6-13大皮帶輪計(jì)算直徑dzmm計(jì)算后按參考文獻(xiàn)1表14-5圓整6-14初定中心距a0mm可根據(jù)結(jié)構(gòu)要求定6-15帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld0mm計(jì)算后按參考文獻(xiàn)1表14-2圓整6-16確定中心距a（確定安裝V帶時(shí)所需最小中心距amin和最大中心距amax ）mmamin=a-0.015Ldamax=a+0.03 Ld按參考文獻(xiàn)1式14-12計(jì)算6-17小皮帶輪包角1(º)按參考文獻(xiàn)1式14-13計(jì)算6-18單根V帶額定