南华大学机械工程学院毕业设计
轴材料 [?]T/MPa A0 Q235、20 40Cr、35SiMn、2Cr13 12～20 135～160 Pn45 30～40 107～118 1Cr18Ni9Ti 15～25 125～148 40～52 98～107 ㎜=125×355110按扭转强度设计轴径d：d?A0圆整为90㎜。
3=88.4㎜
上轴未装任何附件为转轴最小直径可定为90㎜。 按扭转变形计算搅拌轴的轴径
搅拌轴受扭矩和弯矩的联合作用，扭矩变形过大会造成轴的振动，使轴封失效，因此应将轴单位长度最大扭矩角?限制在允许范围内。轴扭矩的刚度条件为 ?=
5836MnmaxGd(1?N)440×105?[?]
式中 G——轴材料的剪切弹性模量，MPa;
不锈钢的E=206GPa、?=0.25 切变模量G=
E2(1??)=
2062?(1?0.25)=82.4MPa
PNn Mnmax——轴传递的最大扭矩，Mnmax=9553
?,
=9553
55110?0.95=4537.68N·m；
×
?——传动装置效率，按传动装置的机械效率的表的规定选取，本传动装置为皮带传动取为0.95；
[?]——许用扭转角，对于悬臂梁[?]=0.35（°/m），对于单跨梁[?]=0.7（°/m）。
因为轴被分为三段受力情况有很大区别，为保证最好的传动质量定中轴为单跨梁取[?]=0.7（°/m）,下轴为悬臂梁取[?]=0.35（°/m）
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故中轴的直径为
1 d1=155.4?????4537.68?4?=155.4??=82.3㎜ 4??0.7?82.4?1??[?]G(1?N0)?Mnmax41 综合扭转条件圆整中轴轴径为95㎜ 下轴的直径为
14??Mnmax?4537.68?4?=155.4d1=155.4???=97.9㎜ ?[?]G(1?N4)??0.35?82.4?1?0??1 下轴轴径圆整为100㎜
4 搅拌器的传动装置
4.1 传动装置系统组合
搅拌设备传动装置系统一般包括电动机、变速器、联轴器、搅拌轴（传动轴）、机架及凸缘法兰等。
4.2 电动机选用和V带减速机的设计
根据所给设计条件，确定该搅拌的公称输出轴转速为n=110r/min,配电机功率P=5.5Kw,查表可选摆线针轮行星减速机，其型号尺寸从HG5-746-78标准中差得为ALC100-71。根据对发酵罐的设计经验和发酵罐特点各异和使用情况进行分析对比, 若用伞齿轮减速器可降低搅拌转速, 但运行会跳动, 不平稳, 噪音大, 高达150dB, 减速器进轴主轴轴承易损坏, 而经常维修影响生产, 轴封处漏油污染环境。若设计用皮带传动带动搅拌, 由于带的良好弹性, 能缓和冲击, 吸收振动, 使传动平稳。同时结构简单, 制造加工容易, 成本低廉, 维修方便, 但搅拌转速略高些。根据以上分析对比, 考虑发酵生产的特点, 还是选用三角胶带带动稳妥、可靠。电动机额定功率P为55kW，搅拌轴转速110r/min，一般情况下，带速v=5～25m/s,传动比i=6.7?7(10),传动效率??0.94～0.97，传递功率P?100kW。电机选用Y315S-8W，额定n=740r/min，传动效率92%，定小皮带轮转速最大n1=730 r/min 普通V带设计，V带截型是根据计算功率Pca和小带轮的转速n1按图选择。
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Pca是由工作时的载荷性质、原动机的种类、每天运转时间长短及传递的额定功
率P确定的，即
Pca=KAP （工况系数KA查[15]表13-8可得1.3）
Pca=1.3×55=71.5 kW由此可得应选C型带。小带轮基准直径D1应
大于或等于表4.1中的最小基准直径Dmin。为了提高V带的寿命，宜选取较大的基准直径，并符合标准直径系列。
表4.2 小带轮最小直径Dmin
带型 Dmin/㎜ Y 20 n1n2Z 50 A 75 B 125 730110C 200 D 355 E 500 大带轮基准直径为D2=D1（1-?）=
×250×(1-0.02)=1625.9㎜
圆整取为1600㎜（误差在少于5%是合适的）
带速v1=
?D1n160?1000=
3.14?250?73060?1000=9.6m/s在5-25m/s的范围内，合适。
中心距可根据传动的结构需要初定a0,取0.79（D1+D2）=1462mm 在0.7（D1+D2）
(D2?D1)2?V带的基准长度L0?2a0+（D1+D2）+
4a02(1600?250)2? =2×1462+（250+1600）+=6274㎜
4?14622取6300?63mm
实际中心距a?a0+（Ld-L0）/2=1530+(6300-6274)/2=1530㎜ 考虑安装调整和补偿初拉力的需要，中心距的变动范围为：
amin=a-0.015Ld amax=a+0.03Ld
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小带轮上的包角?1?180?-
D2?D1a×57.3°=180?-
1600?250×57.3°
1530=130°?120?合适
带的根数z z?Pca(P0??P0)K?KL
单根V带额定功率P0查[15]表13-3得8.82kW 单根V带额定功率增量?P0查[15]表13-6得1.85kW 包角修正系数K?查[15]表13-7得0.86 带长修正系数KL查[15]表13-2得1.12
则Z?Pca(P0??P0)K?KL=
71.5=6.92根
(8.82?1.85)?0.86?1.12圆整取Z=7根
4.3 凸缘法兰与安装底盖选用
凸缘法兰一般焊于搅拌容器封头上，用于连接搅拌传动装置，也可兼
作安装、维修、检查用孔。根据介质的耐腐蚀性，凸缘法兰可选用整体结构或衬里结构，其公称直径为DN200～900㎜，密封面型式有突面式（R或LR）和凹面（M或LM）两种，其中LR和LM为衬里结构的密封面型式。经查标准可知根据容器的公称直径3000㎜和传动轴轴径90㎜可查凸缘法兰和安装底盖的公称直径 400㎜ 凸缘法兰可按HG21564选用根据选用原则 凸缘法兰的形式
表4.3.1 凸缘形式
形 式 R 结构尺寸
表4.3.2凸缘法兰的连接尺寸和结构尺寸
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结 构 特 征 突面凸缘法兰 公称直径DN/㎜ 200～900 南华大学机械工程学院毕业设计
图4.3.1凸缘法兰
凸缘法兰型号为HG21564 法兰 R400-304（304为0Cr18Ni9材料牌号） 安装底盖的机构形式
表4.3.3
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