第五章 搅拌装置的选型与尺寸设计
5.1搅拌轴直径的初步计算
5.1.1搅拌轴直径的设计
电机的功率P＝2.2KW ，搅拌轴的转速n＝100r/min，文献【1】表11-1取用材料为1Cr18Ni9Ti ， [?]＝25MPa，剪切弹性模量G＝8×104MPa，许用单位扭转角[?]＝1.0°/m。
P2.2得：m=9.553?106?（N?mm） n1002.26 利用截面法得：MTmax m=9.553?10?（N?mm）
100 由m?9.553?106由?max?
MTP2.26??[?] 得：W??9.553?106=9.553?10? W?n[?]100?2536?搅拌轴为实心轴，则：W??0.2d=9.553?10?2.2
100?25 解得 d ≥34.77mm ， 取d＝36mm 搅拌轴刚度的校核：
由文献【2】式（8-13） ：?max?MTmax180??103，得： GJ??9.553?1062.2180? ????103=0.8966（?/m） 44100?8?10?0.1?36 因为最大单位扭转角?max＝0.8966
?/m＜[?] ＝1?/m
所以圆轴的刚度足够。考虑到搅拌轴与联轴器配合，d＝36mm可能需要进一步调整。
5.2搅拌抽临界转速校核计算
由于反应釜的搅拌轴转速n=100r/min＜200r/min，故无需作临界转速校核计算。
5.3联轴器的型式及尺寸的设计
由于选用摆线针齿行星减速机，所以联轴器的型式选用立式夹壳联轴节（D型），具有拆装方便，不宜有冲击的载荷和和重载荷的特点。标记为：DN40 HG 21570—95，结构如图5-1。由文献【5】表5-2-16可确定联轴节的尺寸，如表5-1，由文献【3】表3-5-37可查得零件及材料，如表5-2所示。由于联轴节轴孔直径DN=40mm，因此搅拌轴的直径d调整至40mm。
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5-1 立式夹壳联轴节
1-夹壳；2-悬吊环；3-垫圈；4-螺母；5-螺栓
表5-1 夹壳联轴节的尺寸 mm
D 轴孔直径DN d1 d2 d3 L l1 l2 l3 螺栓 数量 规格 许用转速/r·min-1 公称转矩118 48 35 76 162 20 71 5 6 M12 /N·m 40 l4 80
l5 4 l6 55 l7 85 δ 16 b 12 f 0.6 质量 800 236 R 0.4 /kg 7.60 表5-2 夹壳联轴节的零件及材料
件号 1 名 称 左、右夹壳 2 3 吊 环 垫 圈 0Cr18Ni9Ti(GB4385Ⅲ) A-140(GB/T97.2) 5 螺 栓 A2-70(GB/T 5782) 材 料 ZG-1Cr18Ni9Ti 件 号 4 名 称 材 料 螺 母 0Cr18Ni9Ti(GB/T 6170)
5.4搅拌桨尺寸的设计
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桨式搅拌桨的结构如图5-2所示：
图5-2桨式搅拌桨的结构
1- 桨叶；2-横梁；3-筋板；4-连接螺栓；5-螺母；6-穿轴螺栓
查文献【1】18.3.1节A 桨式搅拌器可知桨式搅拌器直径D约取反应釜内径Di的
5135?，故取其直径Dj=Di=?1200?500mm，圆整为Dj=500mm。
124412 查文献【3】表3-1-6可确定桨式搅拌桨的尺寸，如表5-3所示。 查文献【3】表
3-1-5可确定零件明细表，如表5-4所示。
表5-3 浆式搅拌桨的尺寸（HG/T2123—91）
mm
Dj d 螺栓 螺钉 销 重δ b h1 d0 数量 500 40 M12 2 d1 数量 d2 数量 c m f e 量/kg P/n 不大M12 2 — — 12 50 — 140 100 — 3 3.38 于0.02 表5-4 零件明细表
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件号 1 2 3 4 5 6 名称 桨叶 螺栓 螺母 垫圈 桨叶 螺钉 数量 1 4 4 4 1 1 材料 Q235-B扁钢 钢4、8级 钢4级 性能等级100HV Q235-B扁钢 33H（钢）
备注 GB/T5781-86 GB/T41-86 GB/T95-85 GB/T85-88 5.5搅拌轴的结构及尺寸的设计
5.5.1搅拌轴长度的设计
搅拌轴的长度L近似由釜外长度L1、釜内未浸入液体的长度L2、浸入液体的长度L3 三部分构成。即：L=L1+L3+L2
其中L1=H?M（H—机架高；M—减速机输出轴长度）
L1=500-50=450（mm）
L2=HT+HF?Hi（HT—釜体筒体的长度；HF—封头深度；Hi?液体的装填高
度）
液体装填高度Hi的确定： 釜体筒体的装填高度H1?Vc?VF?
43Di23式中Vc—操作容积（m）；VF—釜体封头容积（m）；Di—筒体的内径（m）
H1?1.2?0.2545?4=0.836（m）
?1.22液体的总装填高度Hi=H1?h1?h2=836+25+300 =1161（mm）
L2=1100+2×(25+300）-1161 =589（mm）
浸入液体搅拌轴的长度L3的确定：
搅拌桨的搅拌效果和搅拌效率与其在釜体的位置和液柱高度有关。搅拌桨浸入液体内
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的最佳深度为：S?22Di?Hi 33 当Di?Hi时为最佳装填高度；当Di＜Hi时，需要设置两层搅拌桨。 由于Hi=1161mm＜Di=1200mm，本设计选用一个搅拌桨。
搅拌桨浸入液体内的最佳深度为：S=2Hi/3=2×1161/3=774（mm） 故浸入液体的长度：L3=774（mm）
搅拌轴搅拌轴的长度L为：L=450+589+774=1813（mm） 取L=1810（mm）
5.5.2搅拌轴的结构
由于搅拌轴的长度较大，考虑加工的方便，将搅拌轴设计成两部分。与减速机相联的搅拌轴轴长为：L?=H?M+L4
式中L4—搅拌轴深入釜内的长度，查文献【3】表3-5-22可知当d?40mm时取
L4=250mm
L?=500-50+250=700（mm）
取 L?=700mm
搅拌轴下部分的轴长为：L??=L?L?=1810-700=1110（mm）
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