化工攪拌器的設計【7張CAD圖紙+畢業(yè)論文+開題報告+外文翻譯+任務書+參考文獻】
37頁 14000字數+論文說明書【詳情如下】
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化工攪拌器的設計
摘 要
隨著我國城市化和工業(yè)化的發(fā)展，攪拌器作為主要的攪拌處理設備，其攪拌和推流的效果對產品的質量有著重要影響。攪拌設備使用歷史悠久，應用范圍廣。在化學工業(yè)、石油工業(yè)、建筑行業(yè)等傳統(tǒng)工業(yè)中均有廣泛的使用。攪拌操作看來似乎簡單，但實際上，它所涉及的因素卻極為復雜。攪拌器葉片在電機的驅動下旋轉攪拌液體產生旋向射流，利用沿著射流表面的剪切應力來進行混合，使流體以外的液體通過摩擦產生攪拌作用，在極度混合的同時，形成體積流，應用大體積流動模式得到受控流體的攪拌推流輸送。
本文介紹了小型攪拌器設計的基本思路和基本理論，分析了攪拌器的基本結構及其相關內容闡述了攪拌器的運動及其動力裝置。通過對攪拌器的基本設備的描述和對其基本工作原理、作用和功能等相關文獻的參考，從而對小型攪拌器的設計加以綜述。
關鍵詞：傳動裝置，聯軸器，支承裝置，電動機，減速器
the Design of Chemical Industry Agitator
Abstract
With the development of industrialization and urbanization，the agitator as major sewage treatment equipment is very important to sewage treatment for its effect of mixing and pushing the flow. The equipment of agitator have a long history and are used in most areas. meanwhile agitator are used in tradition industry such as chemistry industry，petroleum industry，architecture industry and so on. The operation of mix round looks as if simple，but actually，the ingredient it involved are very complexity. Blender’s wheel rotates and mixes liquid with the help of engine, it causes revolved efflux nozzle and mixes liquid taking advantage of shearing stress. At the same time it gives exterior liquid shearing stress，then carries exterior liquid by large volume flow.
The text introduces the basic consider way and the basic theory of small agitator design. Analyzing the basic configuration of agitator and related content, and the athletics and power equipment of agitator. Overpass describe the basic fixture of agitator and consult its basic employment principle，function and operation，thereby summarize the design of small agitator.
Key word: Gearing，Join shaft ware，Bearing device，Electromotor，Reducer
目 錄
1 緒論…………………………………………………………………………………………………… 1
1.1攪拌器的概述…………………………………………………………………………………...1
1.1.1攪拌器的應用范圍……………………………………………………….……………1
1.1.2攪拌器的工作原理……………………………………………………………………1
1.1.3化工反應器中的攪拌設備…………………………………………………………1
1.2化工攪拌器的適應條件和構造……………………………………………………………2
1.2.1化工攪拌器的適應條件………………………………………………………………2
1.2.2化工攪拌器的構造……………………………………………………………………2
1.3課題的目的、意義、國內外現狀……………………………………………………………..3
1.3.1課題的目的、意義……………………………………………………………………3
1.3.2攪拌器的發(fā)展史及現狀 …………………………………………………………3
1.3.3攪拌器的主要類型及其發(fā)展概況…………………………………………………4
1.3.4結語………………………………………………………………………………………9
1.4本課題的設計思路…………………………………………………………………………10
2 攪拌容器的設計 …………………………………………………………………………………10
2.1攪拌容器的設計探討………………………………………………………………………11
2.2攪拌容器的設計計算……………………………………………………...………………12
2.2.1確定筒體的幾何參數………………………………………………………………12
2.2.2封頭的設計……………………………………………………….…………………14
3 傳動裝置的選擇和攪拌器的設計………………………………………………………………16
3.1攪拌器的選型…………………………………………………………………………….…16
3.2攪拌器功率的計算……………………………………………………………..………16
3.3攪拌軸的結構及材料………………………………………………………………………17
3.3.1軸的結構………………………………………………………………………………17
3.3.2軸的材料………………………………………………………………………………17
3.3.3攪拌軸的計算………………………………………………………………………17
3.3.4攪拌軸的形位公差和表面粗糙度要求…………………………………………19
3.4攪拌器及傳動裝置等的設計及計算………………………………………………..…….19
3.4.1攪拌器的選擇………………………………………………………………………19
3.4.2電動機的選型………………………………………………………………………19
3.4.3減速器的選型…………………………………………………………………………20
3.4.4軸承的選擇……………………………………………………………………………20
3.4.5聯軸器的選擇…………………………………………………………………………21
3.5傳動裝置的機架……………………………………………………………………………22
3.6底座的設計……………………………………………………………………………………23
3.7攪拌器的軸封裝置…………………………………………………………………………24
3.8攪拌器槳葉的設計…………………………………………………………………………26
3.8.1攪拌器槳葉的選型………………………………………………………………….26
3.8.2攪拌槳葉的直徑設計……………………………………………………….……….27
3.9攪拌器的接管口支座的結構設計………………………………………………………..27
3.9.1液體進料管……………………………………………………………………………28
3.9.2液體出料管……………………………………………………………………………28
3.9.3儀表接管口……………………………………………………………………………29
3.9.4法蘭的選擇…………………………………………………………………………29
3.9.5設備支座的選擇……………………………………………………………………30
結論………………………………………………………………………………………………………32
致謝……………………………………………………………………………………………………..33
參考文獻…………………………………………………………………………………………………34
1緒論
1.1 攪拌器的概述
1.1.1 攪拌器的應用范圍
機械攪拌反應器適用于各種物性（如粘度、密度）和各種操作條件（溫度、壓力）的反應過程，廣泛應用于合成材料、合成纖維、合成橡膠、醫(yī)藥、農藥、化肥、染料、涂料、食品、冶金、廢水處理等行業(yè)。如實驗室的攪拌反應器可小至數十毫升，而污水處理、濕法冶金、磷肥等工業(yè)大型反應器的容積可達數千立方米。除用作化學反應器和生物反應器外，攪拌反應器還可大量用于混合、分散、溶解、結晶、萃取、吸收或解吸、傳熱等操作。
攪拌反應器由攪拌容器和攪拌機兩大部分組成。攪拌容器包括筒體、換熱元件及內構件。攪拌器、攪拌軸、及其密封裝置、傳動裝置等統(tǒng)稱為攪拌機。
1.1.2 攪拌器的工作原理
通常攪拌裝置由作為原動機的馬達(電動、風動或液壓)，減速機與其輸出軸相連的攪拌抽，和安裝在攪拌軸上的葉輪組成 減速機體通過一個支架或底板與攪拌容器相連。當容器內部有壓力時，攪拌軸穿過底板進入容器時應有一個密封裝置，常用填料密封或機械密封。通常馬達與密封均外購，研究的重點是葉輪。葉輪的攪拌作用表現為“泵送”和 渦流”，即產生流體速度和流體剪切，前者導至全容器中的回流，介質易位，防止固體的沉淀并產生對換熱熱管束 (如果有)的沖刷；剪切是一種大回流中的微混合，可以打碎氣泡或不可溶的液滴，造成“均勻”
1.1.3 化工反應中的攪拌設備
根據攪拌器葉輪的形狀可以分成直葉槳式、開啟渦輪式、推進式、圓盤渦輪式、錨式、螺帶式、螺旋式等}根據處理的掖體牯度不同可以分為低粘度液攪拌器。低粘度液攪拌器，如：三葉推進式、折葉槳葉，6直葉渦輪式、超級混合葉輪式 HR 100，HV 100等；中高粘度液攪拌器如：錨式、螺桿葉輪式、雙螺旋螺帶葉輪型，MR 205，305超混合攪拌器等等。
1.2 化工攪拌器的適應條件和構造
1.2.1 化工攪拌器的適應條件
攪拌加速傳熱和傳質，在化工設備中廣泛運用。化工攪拌器的作用使化工生產中的液體充分混合，以滿足化學反應能夠最大程度的進行，該設備可以代替手動攪拌對人體有毒或對皮膚有傷害的化工原料減少對人體的危害，同時通過電動機帶動軸加速攪拌，提高生產率。 攪拌加速傳熱和傳質，在化工設備中廣泛運用。攪拌的對象可以是液體 、固體和氣體，其中液體是必不可少的。最常見的液體是水，其粘度很低。液體也可能很粘，如黃油在室溫下可達 l，000，000 cP。液體中如加入過多的固體，如泥沙，會失去流動性，成為泥團。這種物料也可攪拌，但不在本文敘述的范圍內。
結論
一方面我們可以根據操作目的、操作條件、操作方法、原料和成品的特性、安全等初選攪拌器葉輪的型式；另一方面還需要依據各種攪拌器葉輪的性能及其應用實例、使用經驗，綜合考慮選擇攪拌器。
另一方面設計攪拌器時，除了運用經驗和公式計算所需要動力、回轉數等參數外，還需要以中小模擬試驗為基準，進行放大，以符合實際操作達到預期的效果。
最后必須改進現有的攪拌器和設計新型的攪拌器，達到合適的攪拌液體流動狀態(tài)，以適應各種粘度攪拌的需要和滿足產品的性能要求，最終實現裝置高效、節(jié)能的效果。
致謝
經過半年的忙碌和工作，本次畢業(yè)設計已經接近尾聲，作為一個本科生的畢業(yè)設計，我由于經驗的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，在以后的學習和工作中我會注意一些細節(jié)問題。 本次設計得到了老師的大力幫助，為本人完成本次設計提供了大量的幫助，在設計中提出了許多有益的意見，提出了設計中的不足，使我及時得到改正。同時，本次設計也得到了同學們的大力幫助。給我提出了許多好的意見和建議。
最后我要感謝我的母校學院，是母校給我們提供了優(yōu)良的學習環(huán)境；另外，我還要感謝那些曾給我授過課的每一位老師，是你們教會我專業(yè)知識。在此，我再說一次謝謝！謝謝大家?。?！。
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本科畢業(yè)設 計 （論文 ） 任務書 工 學院 機 械 系 機械設計制造及其自動化 專業(yè) 學號 學生 指導教師 畢業(yè)設計（論文）題目 化工攪拌器的設計 畢業(yè)設計（論文）工作內容與基本要求 （目標、任務、途徑、方法，應掌握的原始資料（數據）、參考資料（文獻）以及設計技術要求、注意事項等） 一 、設計技術要求、原始資料（數據）、參考資料（文獻） 攪拌 器是化工生產中經常使用的設備，該設備可以代替手動攪拌對人體有毒或對皮膚有傷害的化工原料，結構簡單，使用方便，在化工生產應用比較廣泛。本課題要求設計一個化工攪拌器，容積在 600 升左右，工作平穩(wěn)靈活，使用方便。 在做本課題時，需要查閱機械制圖、機械設計、化工過程與設備等資料。 二 、設計目標與任務 設計出滿足要求的攪拌器，并完成該攪拌器的裝配圖與部分零件圖，查閱文獻資料不少于 12 篇，其中外文資料不少于 2 篇 。 1、文獻綜述一篇，不少于 3000 字，與專業(yè)相關的英文翻譯一篇，不少于 3000 漢字。 2、畢業(yè)設計說明書一份，內容與字數都不少于規(guī)定的任務量。 3、圖紙若干（折合后不少于 紙 3 張，可以用計算機繪圖）。 4、包含本次設計的所有內容的光盤一張。 畢業(yè)設計（論文）撰寫規(guī)范及有關要求，請查閱《黃河科技學院本科畢業(yè)設計（論文）指導手冊》。 三 、時間安排 1周 完成開題報告、文獻翻譯、文獻綜述及總體方案設計 5 完成總體設計、完成部分機構的裝配圖及部分零件圖并撰寫說明書 10 修改論文、資格審查等 12 周 畢業(yè)答辯 畢業(yè)設計（論文）時間： 計 劃 答 辯 時 間： 專業(yè)（教研室）審批意見： 審批人 簽名： 畢業(yè)設計（論文）開題報告表 課題名稱 化工攪拌器的設計 課題來源 課題類型 指導教師 學生姓名 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 學 號 一、調研資料的準備 本課題是設計類的題型，在做本課題時，已查閱了機械制圖、機械設計、機電一體化等課程，以及查閱與課題相關的文獻資料。 二、設計的目的與要求 大學畢業(yè)設計，是提高學生綜合應用所學的理論知識來處理實際問題的能力，是培養(yǎng)學生理論與實踐相結合的一個重要的實踐性環(huán)節(jié)，是對大學四年所學知識總結與運用。因此，本環(huán)節(jié)在教學過程中有著特別重要的意義 。本課題是在此基礎上擬定而成的。 本課題的主要內容是對化工攪拌器進行設計，該設備是化工生產中經常使用的設備，可以代替手動攪拌對人體有毒或對皮膚有傷害的化工原料，機構簡單，使用方便，在化工生產應用比較廣泛。本課題設計的化工攪拌器，容積在 600 升左右。 三、設計的思路與預期成果 1、設計思路： 根據任務書中的要求設計出化工攪拌器。 （ 1） 總體設計； （ 2） 攪拌機的內部設計； （ 3） 電動機及減速器的選型； （ 4） 支撐裝置的設計；（ 5） 軸的密封； 2、預期的成果 （ 1） 完成文獻綜述一篇，不少與 3000 字，與專業(yè)相關的英文翻譯一篇，不少于 3000 字 （ 2） 完成內容與字數都不少于規(guī)定量的畢業(yè)設計說明書一份 （ 3） 繪制裝配圖，部分零件圖 （ 4） 刻錄包含本次設計的所有內容的光盤一張 四、任務完成的階段內容及時間安排 1 周 —— 2 周 收集設計資料并完成開題報告 3 周 —— 4 周 完成英文資料翻譯并寫出文獻綜述 5 周 —— 7 周 進行總體設計和部分零部件的選擇與設計 課題來源：（ 1）教師擬訂；（ 2）學生建議；（ 3）企業(yè)和社會征集；（ 4）科研單位提供 課題類型：（ 1） A— 工程設計（藝術設計）； B— 技術開發(fā)； C— 軟件工程； D— 理論研究； E— 調查報告 （ 2） X— 真實課題； Y— 模擬課題； Z— 虛擬課題 要求（ 1）、（ 2）均要填，如 。 8 周 —— 12 周 繪制裝配圖和部分零件圖、編寫畢業(yè)設計說明書 13 周 修改整理，準備答辯 五、完成設計（論文）所具備的條件因素 械制圖、機電一體化設計基礎等課程，獲得一定的理論知識及設計水平； 及相關的網絡等資源； 指導教師簽名 : 日期 : 黃河科技學院畢業(yè)設計（文獻綜述 ） 第 1 頁 攪拌器的研究與分析 摘要： 攪拌機式攪拌設備的心臟。在攪拌機設計及使用過程中，合理的選取攪拌機的結構，運動和工作參數，直接關系到混泥土等材料的攪拌質量和攪拌效率 。論文對攪拌臂的排列、攪拌葉片的安裝角、拌筒長寬比、攪拌機轉速和攪拌時間等主要參數的選取進行分析與實驗研究。通過歸納，給出了雙臥軸攪拌機的主要參數，包括攪拌臂排列、葉片安裝角、拌筒長寬比、攪拌線速度等；給出了評價攪拌機參數合理與否的準則；給出了攪拌臂排列的基本原則。 關鍵詞 ： 拌臂排列，葉片安裝角，拌筒長寬比， 攪拌線速度 1 攪拌機的簡介 通常攪拌裝 置由作為原動機的馬達 (電動、風動或液壓 )，減速機與其輸出軸相連的攪拌抽，和安裝在攪拌軸上的葉輪組成 減速機體通過一個支架或底板與攪拌容器相連。當容器內部有壓力時，攪拌軸穿過底板進入容器時應有一個密封裝置，常用填料密封或機械密封。通常馬達與密封均外購，研究的重點是葉輪。葉輪的攪拌作用表現為“泵送”和 渦流”，即產生流體速度和流體剪切，前者導至全容器中的回流，介質易位，防止固體的沉淀并產生對換熱熱管束 (如果有 )的沖刷；剪切是一種大回流中的微混合，可以打碎氣泡或不可溶的液滴，造成“均勻”。 氣體和低黏度液體混合 機械的特點是結構簡單，且無轉動部件，維護檢修量小，能耗低。這類混合機械又分為氣流攪拌、管道混合、射流混合和強制循環(huán)混合等四種。 中、高黏度液體和膏狀物的混合機械，一般具有強的剪切作用；熱塑性的物料混合機主要用于熱塑性物料 (如橡膠和塑料 )與添加劑混合；粉狀、粒狀固體物料混合機械多為間歇操作，也包括兼有混合和研磨作用的機械，如輪輾機等。 混合時要求所有參與混合的物料均勻分布。混合的程度分為理想混合、隨機混合和完全不相混三種狀態(tài)。各種物料在混合機械中的混合程度，取決于待混物料的比例、物理狀態(tài)和特性，以及所用混合機 械的類型和混合操作持續(xù)的時間等因素。 黃河科技學院畢業(yè)設計（文獻綜述 ） 第 2 頁 液體的混合主要靠機械攪拌器、氣流和待混液體的射流等，使待混物料受到攪動，以達到均勻混合。攪動引起部分液體流動，流動液體又推動其周圍的液體，結果在溶器內形成循環(huán)液流，由此產生的液體之間的擴散稱為主體對流擴散。 當攪動引起的液體流動速度很高時，在高速液流與周圍低速液流之間的界面上出現剪切作用，從而產生大量的局部性漩渦。這些漩渦迅速向四周擴散，又把更多的液體卷進漩渦中來，在小范圍內形成的紊亂對流擴散稱為渦流擴散。 機械攪拌器的運動部件在旋轉時也會對液體產生剪切作用，液體在流經 器壁和安裝在容器內的各種固定構件時，也要受到剪切作用，這些剪切作用都會引起許多局部渦流擴散。 攪拌引起的主體對流擴散和渦流擴散，增加了不同液體間分子擴散的表面積減少了擴散距離，從而縮短了分子擴散的時間。若待混液體的粘度不高，可以在不長的攪拌時間內達到隨機混合的狀態(tài)；若粘度較高，則需較長的混合時間。 對于密度、成分不同、互不相溶的液體，攪拌產生的剪切作用和強烈的湍動將密度大的液體撕碎成小液滴并使其均勻地分散到主液體中。攪拌產生的液體流動速度必須大于液滴的沉降速度。 少量不溶解的粉狀固體與液體的混合機理，與密度 成分不同，互不相溶的液體的混合機理相同，只是攪拌不能改變粉狀固體的粒度。若混合前固體顆粒不能使其沉降速度小于液體的流動速度，無論采用何種攪拌方式都形不成均勻的懸浮液。 不同膏狀物的混合主要是將待混物料反復分割并使其受到壓、輾、擠等動作所產生的強剪切作用，隨后又經反復合并、捏合，最后達到所要求的混合程度。這種混合很難達到理想混合，僅能達到隨機混合。粉狀固體與少量液體混合后為膏狀物，其混合機理與膏狀物料混合的機理相同。 不同的熱塑性物料以及熱塑性物料與少量粉狀固體的混合，需要依靠強剪切作用，反復地揉搓和捏合，才 能達到隨機混合。 2 攪拌機的發(fā)展史及現狀 攪拌混合設備是一種應用廣泛、品種繁多的流體機械產品，適用于化工、冶金、醫(yī)藥、食品和飼料等領域。攪拌操作是工業(yè)反應過程的重要環(huán)節(jié)，它的原理涉及流體力黃河科技學院畢業(yè)設計（文獻綜述 ） 第 3 頁 學、傳熱、傳質及化學反應等多種過程，而攪拌器是為了使攪拌介質獲得適宜的流動場而向其輸入機械能量的裝置。因此攪拌器也叫做 叫做 義的攪拌還包括將固體微粒分散懸浮在溶液里面或將溶液變成均勻的乳化液，因此它包括分散器和均質機。某些攪拌器能產生極大的剪切力，以獲得細化的粒子比膠體 磨大 10 倍以上的亞微米懸浮體，因此，可用于制造色拉醬、美容乳之類的精細食品和化學品。石化工業(yè)常用于聚氯乙烯合金、順丁橡膠合釜、反應釜、汽提釜等統(tǒng)稱為攪拌容器（ 或 。 近年來，攪拌器和攪拌容器獲得飛速發(fā)展的同時，正面臨著滿足合理利用資源、節(jié)能降耗和對環(huán)境保護要求的嚴峻挑戰(zhàn)。攪拌器和攪拌容器在服從裝置規(guī)模經濟化和品種多樣化的同時，正日趨大型化。日立制作所自 1949 年生產攪拌反應釜以來已為聚氯乙烯、對苯二甲酸、苯乙烯單體、聚丙烯等裝置生產了攪拌反 應釜近 4000 臺，容器的最大容量達 576m ，最大直徑達 7620 圓筒部分最大長度達 44380 設計壓力最大 28 計溫度最高 530 ，電機最大功率達 1100 于節(jié)能的要求，開發(fā)出變頻調速電機、小剪切阻力槳葉、以新型密封代替機械密封和填料密封，以磁力驅動代替機械傳動。基于降低產品總體成本、減少維修保養(yǎng)成本和提高設備平均維修間隔時間的要求，大大提高了設備運行壽命?；跐M足衛(wèi)生和降低清洗和殺菌成本的要求，實現了 地清洗 )和 地殺菌 )，提高了自動化 水平，避免了人與產品的接觸，減少了人工操作和待機時間，大大提高了產品的衛(wèi)生水平。 3 攪拌過程及攪拌槳葉的分類 攪拌技術觀點看，流體攪拌可分為五種基本攪拌應用，而每一種攪拌應用又可根據物理過程和化學過程分為兩種類型。因此，總共有十種基本的攪拌應用。每一種基本攪拌應用都有各自的攪拌特點，過程要求和放大設計準則。實際應用時，每種攪拌應用往往會有幾種基本攪拌應用組成，如絮凝攪拌過程由液液混合和固體懸浮兩個基本攪拌應用組成。 攪拌機主要有電機、減速裝置、攪拌軸和槳葉等組成。攪拌槳葉的形式多種多樣但無論何種槳葉形式， 攪拌機在操作時，其軸功率消耗都產生兩部分作用，一部分是槳葉產生的排液量，另一部分是槳葉產生的壓頭。槳葉產生的壓頭又可分成兩部分，即靜壓頭和剪切力；攪拌機槳葉在操作時，必須克服靜壓頭，而剪切力使得物料分散、混合。黃河科技學院畢業(yè)設計（文獻綜述 ） 第 4 頁 因此，根據槳葉產生排液量，克服靜壓頭和產生剪切力能力的大小，可將所有槳葉分成三種基本類型，即流動型、壓頭型和剪切型。每一種槳葉在提供某種基本作用的同時（如流動型槳葉的基本作用是產生排液量），也提供另外兩種作用（產生剪切和克服靜壓頭）。 根據不同的攪拌工程對攪拌要求的不同，選擇一種合理的槳葉形式，使 得攪拌槳葉提供的排液量，靜壓頭和剪切之匹配能最大限度地滿足攪拌過程的攪拌要求。如固體懸浮及互容液體的混合，要求槳葉能提供大排液量、低剪切。而氣一液分散，要求槳葉能同時提供剪切、排液量和靜壓。 攪拌槳葉的分類，也可以按照槳葉對流體作用所產生的流動型態(tài)來分，可將槳葉分成兩種類型 謂軸流式槳葉，是指槳葉的主要排液方向與攪拌軸平行，螺旋推進式槳葉即是一種典型的軸流式槳葉；所謂徑流式槳葉，是指槳葉的主要排液方向與攪拌軸垂直。 帶有 “ 狀葉片的攪拌槳，攪拌能耗量小，產生的流動為主導軸向型，確保非常有效 。 帶有 450傾斜平板葉片的軸向攪拌槳，對中小體積的攪拌最為經濟。這種攪拌槳葉產生的流動為主導軸向型帶徑 向流，產生剪切擾動。在不粘的介質中這種攪拌槳葉對大多數應用均非常理想，特別是那些需要高速低能耗的場合。例如 ： 被用于進行懸浮或熱交換。傾斜的槳葉低速運轉，產生較高的擾動。這種基本攪拌槳葉通常對一些簡單攪拌應用有效。 螺旋推進式型槳葉，對小體積的攪拌最為經濟。在無粘性的介質中，適合于氣 用于固體、混合物、乳液的傳統(tǒng)槳葉，產 生中等水平產生徑向流，具高抗動性和高能耗，專用于特殊應用。由于重量原因，這種槳葉僅用小直徑，經常用高速運行（電機直接驅動） 。 4 攪拌機的分類 攪拌機是以混合、揉和方式調整物料稠度的一種機械設備。攪拌機在工業(yè)生產中，特別是在建筑、水泥等領域有著非常重要的應用。攪拌機按照的分類方式很多，下分多個種類，以下是常見的攪拌機劃分方法與攪拌機種類。 拌機的作業(yè)方式分類 攪拌機按照作業(yè)方式上的差別，可以分為循環(huán)作業(yè)式攪拌機和連續(xù)作業(yè)式攪拌機兩種。 黃河科技學院畢業(yè)設計（文獻綜述 ） 第 5 頁 循環(huán)作業(yè)式攪拌機是以周期循環(huán)方式，順序完成供料、攪拌和卸料三 道工序，對于物料用量的控制較為精準，物料攪拌的效果較好。目前，在實際生產中應用的攪拌機多屬于循環(huán)作業(yè)式攪拌機。 連續(xù)作業(yè)式攪拌機對物料的處理，同樣經過供料、攪拌和卸料三道工序，但是這三道工序是在攪拌機附屬的筒體內連續(xù)完成的。連續(xù)作業(yè)式攪拌機對物料的配比控制能力較差、也不易掌握物料攪拌的時間，但連續(xù)作業(yè)式攪拌機的生產能力較高、生產量較大，適合物料處理效果要求低的攪拌工作。 拌機的攪拌方式分類 攪拌機按照攪拌方式上的差別，可以分為自落式攪拌機和強制式攪拌機兩種。 自落式攪拌機是攪拌鼓轉動而攪拌鼓內的葉 片相對靜止。自落式攪拌機工作時，攪拌鼓會旋轉帶動混合物料，葉片將混合物料提升到一定高度后，物料會在自身的重力作用下灑落，完成攪拌的過程。 強制式攪拌機是攪拌鼓保持靜止而葉片強制攪拌。強制式攪拌機工作時葉片會在轉軸的帶動下轉動，強制攪拌混合物料。強制式攪拌機的攪拌質量好、攪拌效率高，但是葉片磨損速度很快，且需要很大的動力輸出。 拌機的裝置方式分類 攪拌機按照裝置方式分為固定式攪拌機和移動式攪拌機兩種。固定式攪拌機安裝在固定基座上，整機無法移動，生產效率高，多適用于攪拌樓或攪拌站使用。移動式攪拌機安裝 在汽車上，易于移動、機動性好，多適用于各種小型工程。 拌機的容量大小分類 攪拌機的設計容量范圍很大，從 50L 到 3000L 都有。小型攪拌機的出料容量為 50 到 250L， 而中型攪拌機的出料容量就上升至 300 到 500L，大型攪拌機的容量則高達 1000 到 3000L。 拌機的內部構造分類 槳式攪拌器 有平槳式和斜槳式兩種。平槳式攪拌器由兩片平直槳葉構成。槳葉直徑與高度之比為 4～ 10,圓周速度為 3m/s，所產生的徑向液流速度較小。斜槳式攪拌器的兩葉相反折轉 45° 或 60° ，因而產生軸向液流。槳 式攪拌器結構簡單，常用于低粘度液體的混合以及固體微粒的溶解和懸浮。 5 攪拌機的應用范圍 黃河科技學院畢業(yè)設計（文獻綜述 ） 第 6 頁 新型攪拌 器 系換代產品，是化工和建材行業(yè)攪拌設備無可替代的產物，實現了正確 “ 攪和拌 ” 的問世，從而淘汰其它攪拌設備所以承但的重任。它以其超常規(guī)的構思和精銳的技術含量，合理的設計水準，填補了國際空白。其廣泛用于油漆、涂料、染料、制革、醫(yī)藥、飲料、粘膠劑、食品、洗滌品、化妝品及各種固態(tài)物體等。有取之不盡的財富。對物體分散、乳化、均質、調色等較之傳統(tǒng)攪拌機的攪拌效果更加理想、直觀、是攪拌行業(yè)的一次革命。 另一方面，我們 和一些發(fā)達國家還存在一定的距離，這就需要我們汲取和借鑒國外的先進技術，使我們的產品更加完美。 參考文獻 [1] 黎明，化 工行業(yè)標準 M]學工業(yè)出版社 ,2008[2] 陳志平 ， 攪拌與混合設備設計選用手冊 [M]. 北京： 化學工業(yè)出版社 . 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（ 其中 功率準數，利用 功率曲線圖，查得 入上式得 P=需電動機的功率為 ， (η=所以選擇 電動機就可滿足要求。 拌軸的結構及材料 的結構 學院畢業(yè)設計說明書 第 20 頁 攪拌軸主要用來支承攪拌器的，并從減 速器輸出軸取得動力使攪拌器旋轉，達到攪拌的目的。因此，攪拌軸的結構就是以這些要求為依據進行設計的。攪拌軸上端應同減速器輸出軸相連。它們是通過聯軸器相聯接的，因此，攪拌軸上端必須復合聯軸器的聯接結構要求。 軸上相應的位置應加工出同攪拌器相配合的結構尺寸。目前常用的攪拌器大都采用平鍵、穿軸銷釘或穿軸螺釘固定。其結構如圖 示。 1— 攪拌器 2— 防銹螺母 圖 軸的材料 攪拌器軸的材料通常選用 45 號鋼，還應進行正火或調質處理。同時由于化工反應中有腐蝕，所以還要進行防腐蝕處理。 拌軸的計算 攪拌軸的計算主要是確定軸的最小截面尺寸（軸徑），需要進行強度、剛度計算或校核，驗算軸的臨界轉速和撓度等，以便保證攪拌軸能安全可靠的運轉。 攪拌軸的特點是細而長，攪拌器設在軸的一端，軸受到扭轉、彎曲和軸向等組合載荷，其中以扭轉載荷為主。工程應用中常 用近似的方法進行強度計算，即假定軸只受到扭矩作用，然后用增加安全系數以降低材料許用應力的辦法來補償其他載荷的影響。 (1) 軸的強度計算 軸的扭轉強度條件是： ? 由上式可知，只要知道了攪拌軸上所傳遞的扭矩 ? ]值后，就 學院畢業(yè)設計說明書 第 21 頁 可求出軸的抗扭截面模量，即： ?? 已知 和轉速 n 求出，即： 06P/n （ 然后再根據抗扭截面模量 軸徑 d 的關系求出攪拌軸的最小直徑。因為 63d? （ 將 （ 式代入 （ 式得 d≥? × ? ?3?? ?3?nP 知攪拌功率為 軸的轉數 n=40r/[? ]=40入上式得 d=19考慮到腐蝕，故攪拌軸的直徑為 20 （ 2） 軸的剛度的計算 為了防止攪拌軸產生過大的扭轉變形，從而在運轉中引起振動，造成動密封失效，應該把軸的扭轉變形限制在一個允許的范圍內，這就是設計中的扭轉剛度條件。為此攪拌軸要進行剛度 計算。 工程上是以單位長度的扭轉角 θ不得超過許用扭轉角 [θ]作為剛度條件的，即： θ03×??180 ≤[θ] （ θ— 軸扭轉變形的扭轉角， °/m； G— 剪切彈性模量， G= 截面的極慣性矩。一般情況下 324d? 。 從 （ 式可以看出，扭轉角 θ的大小與扭矩 與扭轉剛度 反比。許用扭轉角 [θ]值是根據實際情況確定的，一般攪拌軸選用 [θ]=（ °/m。取 [θ]=入下式 d≥1537×? ?4 ? ( 學院畢業(yè)設計說明書 第 22 頁 得 d=20 軸徑應同時滿足剛度和強度兩個條件。一般按剛度計算的軸徑較按強度計算的軸徑大，所以對攪拌軸來說，主要以剛度條件確定軸徑?？紤]到腐蝕，所以取最小軸徑為 d=20 拌軸的形位公差和表面粗糙度要求 由 于要求運轉平穩(wěn)，防止軸的彎曲對軸封處的不利影響，因此軸安裝和加工要控制軸的直度，當轉速 n<100r/，直線度允差為 1000： 軸的配合面的配合公差和表面粗糙度可按所配零件的標準要求選取。 拌器及傳動裝置等的設計及計算 拌器的選擇 根據工藝要求，選用直徑為 400軸徑 Ф25槳式攪拌器，標記符號為400— 25. 動機的選型 根據攪拌器的結構及電動機的安裝方式，我們選用 列 立式電動機， 電動機的型號 轉速 2800 r/定功率 370W 最大轉矩 量 9結構尺寸由文獻 [6，表 12— 12]可知。 速器的選型 根據我國目前情況，反應釜用的立式減速機主要有，擺線針輪減速機、兩級齒輪減速機、 V 帶減速機、蝸桿減速機等幾種，這幾種減速機已由有 關工業(yè)部門訂有標準系列，根據本次設計情況和查閱有關手冊，我們選用擺線針輪減速機，如圖 示。 學院畢業(yè)設計說明書 第 23 頁 . 圖 線針輪減速機 根據《單支點機架》 （ 95） 標準的附錄中列有常用的“釜用傳動裝置減速機型號及技術參數”可以根據公稱直徑和攪拌軸轉速來選擇減速機的型號。我們選用1— 29Q 型減速器。 其安裝尺寸參照文獻 [3, 表 18— 12（ a） ]。 承的選擇 軸承是機器中重要的部件，它的功用主要是支承軸及軸上的零件，并使軸保持一定的旋轉精度，減少轉軸與支承之間的摩擦與磨損。一般的工作情況下，滾動軸承的摩擦阻力較滑動軸承的摩擦阻力小，其功率損耗也小，容易起動，潤滑與維護簡單，而且滾動軸承是標準件，可由專門工廠大批生產，選用方便。所以在各種機械設備中應用廣泛。所以本次設計我們選用滾動軸承。 滾動軸承通常由四種元件組成，即外圈 1、內圈 3、滾動體 2 和保持架 4，如下圖。外圈和內圈都制有一定形狀的滾 道，以保證滾動體在其間作精確的運轉。滾動體有球形、圓柱體、圓錐形、針形等，保持架的作用是把滾動體彼此隔開并沿滾道均勻分布，通常內圈裝配在軸頸上，隨軸一起轉動；外圈裝在軸承座里不轉動。由于滾動體和內圈、外圈的接觸面積很小，接觸應力很大，所以它們都是由合金鋼制造的，經熱處理使硬度達到 60上，保持架多用軟鋼沖壓而成，也有用鋼合金、塑料和其他材料制成的。 根據軸承所承受載荷的大小、方向和性質，我們選用深溝球軸承，主要承受徑向載荷，也可同時承受一定的的軸向載荷。其結構如圖 代號為 6211。其安裝尺寸參照文獻 [5, 表 軸承的潤滑選用脂潤滑，密封用氈圈式密封。 學院畢業(yè)設計說明書 第 24 頁 圖 軸器的選擇 立式攪拌反應器常用的聯軸器主要有 夾殼式聯軸器、 凸緣聯軸器和 據有關要求，我們選用彈性塊式聯軸器。 這種聯軸器適用于工作溫度 － 20°— +60° ，且有油或有弱堿、弱酸的介質浸蝕下的變載荷的連接，并能緩和一部分沖擊，以及補償少量的軸線偏差。彈性塊式聯軸器已經作為化工設備立式減速器準的附件，應用較為廣泛。彈性塊式聯軸器的結構如圖 示。上方與減速器軸相連的凸半聯軸器，有 4— 12 片弧形凸塊。下方與攪拌軸相連的凹半聯軸器上則制有凹槽，可以容放相應數量的彈性塊和凸半聯軸器上的凸塊。聯軸器與軸則以固定螺釘和鍵固定。當主動軸轉動時，凸半聯軸器即通過彈性塊來帶動凹半聯軸器旋轉。聯軸器材料采用不比 的鑄鐵 ，彈性塊采用能在 － 20°— +60°范圍內工作，且耐油、弱酸及弱堿的橡膠制成。 學院畢業(yè)設計說明書 第 25 頁 圖 軸器 其尺寸參考文獻 [4, 表 11— 2]。 動裝置的機架 反應釜立式傳動裝置是通過機架安裝在反應釜封頭的底座上的，機架上端需與減速機裝配，下端則與底座裝配。 在機架上一般還需要有容納聯軸器、軸封裝置等部件及其安裝操縱所需要的空間。按照《攪拌傳動裝置系統(tǒng)組合》 95 標準系列中選取機架。選用時，首先考慮上述要求，然后根據所選減速機的輸出軸軸徑及其安裝定位面 學院畢業(yè)設計說明書 第 26 頁 的結構尺寸選配合適的機架。根據上述條件，選用 J— 單支點機架，機架的公稱直徑為 300如圖 圖 架 其尺寸參照文獻 [3, 表 18— 14]，機架的材料選用和加工，選用灰鑄鐵 造毛坯再進行加工。 座的設計 為了易于保證底座既與減速機座連接又使穿過軸封裝置的攪拌軸運轉順利，要求軸封裝置與減速機架安裝時有一定的同心度，一般都將兩者的定位安裝面做在同一塊底座上。根據《攪拌傳動裝置系統(tǒng)組合、選用及技術要求》 （ 95 中），我們選用圖 示的平底底座： 學院畢業(yè)設計說明書 第 27 頁 圖 座 拌器的軸封裝置 解決化工設備的跑、冒、滴、漏，特別是防止有毒、易燃介質的泄露，是一個很重要的問題。因此，在攪拌器的設計過程中選擇合理的密封裝置是很重要的。在反應釜中使用的軸封裝置主要是填料箱密封和機械密封兩種。通過下表填料箱密封和機械密封的比較，我們選取機械密封作為攪拌器的軸封 裝置。 機械密封系指兩塊環(huán)形密封元件，在其光潔面平直的端面上，依靠介質壓力或彈簧力的作用，在相互貼合的情況下作相對轉動，從而構成密封結構。圖 一種釜用機械密封裝置的簡單結構圖。當軸轉動時，帶動了彈簧座、彈簧、彈簧壓板、動環(huán)等零件一起旋轉。由于彈簧力的作用使動環(huán)緊緊壓在靜環(huán)上。當軸旋轉時，動環(huán)與軸一起旋轉，而靜環(huán)則固定于座架上靜止不動，動環(huán)與靜環(huán)相接觸的環(huán)形密封端面阻止了介質的泄露。因此，從結構上看，機械密封主要是將較易泄露的軸向密封，改為不易泄露的端面密封。 學院畢業(yè)設計說明書 第 28 頁 表 料密封和機械密封的比 較 比較項目 填料箱密封 機械密封 泄露量 180~450ml/h 一般平均泄露量為填料箱密封的 1% 磨損功損失 機械密封為填料箱密封的 10%~50% 軸磨損 有磨損，用久后軸要換 幾乎無磨損 維護及壽命 需要經常維護，更換填料 壽命 年或更長，很少需要維護 高參數 高壓、高溫、高真空、高轉速、大直徑密封很難解決 可以 加工及安裝 加工要求一段，填料更換方便 動環(huán)、靜環(huán)表面光潔程度及平直度要求高，不易加工，成本高，裝卸不便 對材料要求 一般 動環(huán)、靜環(huán)要求較高減磨性能 學院畢業(yè)設計說明書 第 29 頁 圖 械密封 化工部門已將釜用機械密封的基本型式及參數制定了系列標準《攪拌傳動裝置 — 機械密封》 （ 95） ，并有定點廠供應各種規(guī)格產品，一般只需選用、訂購即可。根據本次設計情況，我們選用單端面小彈簧平衡型，型號為 2001，代號為 5 001— 300— 拌 器槳葉的設計 拌器槳葉的選型 由于液體的粘度較低，根據實際情況，我們選用斜槳式葉片。結構如圖 示 學院畢業(yè)設計說明書 第 30 頁 圖 槳式葉片 槳式攪拌器是攪拌器中結構最簡單的一種攪拌器，一般葉片用扁鋼制成，焊接或用螺栓固定在輪轂上，葉片數是 2、 3 或 4 片，葉片形式可分為平直葉式和折頁式兩種。主要應用在：液 罐的溫度均一，固 槳式攪拌器主要用于流體的循環(huán)，由于在同樣排量下，折葉式比平直葉式的功耗小，操作費用低， 故軸流槳葉使用較多。槳式攪拌器也可用于高粘流體的攪拌，促成流體的上下交換，代替價格高的螺帶式葉輪，能獲得良好的效果。槳式攪拌器的轉速一般為 20～100r/高粘度為 本次設計采用斜槳葉式攪拌器，葉片數為 2. 拌槳葉的尺寸設計 斜槳葉式攪拌器的槳徑與筒徑 （ D）的比為 知 D=以取葉的寬度為 （ 我們取 b=θ=60°。一般槳葉距筒底的高度 （ ） 次設計取 片厚度取 6 拌器的接管口支座的結構設計 體進料管 液體進料管我們選用圖 示的結構，接管伸入設備并將管口切成 45°，這樣可 學院畢業(yè)設計說明書 第 31 頁 以避免液料沿攪拌器的內壁流動，減少物料對壁面的磨損與腐蝕。 圖 料管 管材 的選用參照文獻 [9，表 C— 1， C— 2]可得，選用 20 號鋼， 88。 體出料管 出料管結構設計主要從物料易放盡，阻力小和不易堵塞等因素考慮，另外還要考慮溫差應力的影響。如圖 示是兩種常見的結構。 圖 根據設計 我們選用 （ a） 圖出料管，直徑為 100結構尺寸參照下表 料管結構尺寸 管徑 D 50 70 100 125 150 30 160 210 260 290 表接管口 儀表接管與釜體的安裝都用插入式，因為本次設計的攪拌器處于低壓條件，所以采用單面角焊接。常用的儀表有玻璃溫度計，都要采用套管結構并用多層套管加強。常用的幾種接口結構參見文獻 [3, 表 B— 12]。 蘭的選擇 考慮到生產工藝上的要求和 制造、運輸和安裝檢修時的需要，化工設備常采用可拆卸的法蘭聯接方法。法蘭聯接是由一對法蘭，若干個螺栓、螺母和一個墊片所組成，如 學院畢業(yè)設計說明書 第 32 頁 圖 示。 圖 蘭連接 根據設計要求我們選用甲型平焊法蘭，其結構如圖 圖 型平焊法蘭 其結構尺寸參照文獻 [4, 表 16— 13]。 法蘭材料選用 B， 法蘭墊片選用參照文獻 [12， 表 16— 4]，選用聚四氟乙烯板。 備支座的選擇 化工設備上的支座是支承設備重量和固定設備位置用的一種不可缺少的部件。在某些場合下，支座還可能承受設備操作時的振動、 載荷等。支座的結構形式和尺寸往往決 學院畢業(yè)設計說明書 第 33 頁 定于設備的型式、載荷情況及構造材料。最常用的有：耳式支座、支承式支座和鞍式支座。 根據實際情況，我們選用耳式支座。它通常有兩塊筋板及一塊底板焊接而成。筋板設備筒體焊接在一起，如下圖 示： 圖 式支座 底 板上開有通孔，可供安裝定位用。筋板是增較支座剛性的，輕型設備可以只用一塊。每個設備可用 2— 4 個支座，必要時可用得跟多些。但個數多往往不能保證全部耳座都裝在同一水平面上。因而也就不能保證每個耳座受力均勻。根據有關部門制定的系列標準，我們選用 A 型 3 號耳式支座。支座材料為 其標記為： 4725— 92耳座 其尺寸見文獻 [14, 表 16— 22]。支座的安裝尺寸 D（見圖 可按下式計算： D= ? ? ? ? 222231 222 ??? ???? bD n+2（ （ 式中 D—— 支座安裝尺寸， 容器內徑， δn—— 殼體名義厚度 ， δ1—— 加強墊板厚度， 學院畢業(yè)設計說明書 第 34 頁 圖 座的安裝尺寸 計算得 D=970 學院畢業(yè)設計說明書 第 35 頁 結論 一方面我們可以根據操作目 的、操作條件、操作方法、原料和成品的特性、安全等初選攪拌器葉輪的型式；另一方面還需要依據各種攪拌器葉輪的性能及其應用實例、使用經驗，綜合考慮選擇攪拌器。 另一方面 設計攪拌器時，除了運用經驗和公式計算所需要動力、回轉數等參數外，還需要以中小模擬試驗為基準，進行放大，以符合實際操作達到預期的效果。 最后 必須改進現有的攪拌器和設計新型的攪拌器，達到合適的攪拌液體流動狀態(tài)，以適應各種粘度攪拌的需要和滿足產品的性能要求，最終實現裝置高效、節(jié)能的效果。 學院畢業(yè)設計說明書 第 36 頁 致謝 經過半年的忙碌和工作，本次 畢業(yè)設計已經接近尾聲，作為一個本科生的畢業(yè)設計，我 由于經驗的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方， 在以后的學習和工作中我會注意一些細節(jié)問題。 本次設計得到了老師的大力幫助，為本人完成本次設計提供了大量的幫助，在設計中提出了許多有益的意見，提出了設計中的不足，使我及時得到改正。同時，本次設計也得到了同學們的大力幫助。給我提出了許多好的意見和建議。 最后 我要感謝我的母校 學院 ，是母校給我們提供了優(yōu)良的學習環(huán)境；另外，我還要感謝那些曾給我授過課的每一位老師，是你們教會我專業(yè)知識。在此，我再說一次謝謝！謝謝大家?。?！。 學院畢業(yè)設計說明書 第 37 頁 參考文獻 [1] 潘紅良，赫俊文主編 M]東理工大學出版社， [2] 鄭津洋，董其伍，桑芝富主編 M]（第二版） 學工業(yè)出版社， [3] 周志安 . 化工設備設計基礎 [M]. 北京：高等教育出版社 [4] 湯善甫，朱思明 M]（第二版） 華東理工大學出版社， [5] 殷玉楓 M]， [6] 吳宗澤，羅圣國 . 機械設計課程設計手冊 [M]（第二版） 等教育出版社，[7] 陳乙崇主編 M]海科學技術出版社， 1985. 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