畢業設計說明書第III頁小型攪拌器三維設計及關鍵零部件工藝分析摘要攪拌設備使用歷史悠久，應用范圍廣。在化學工業、石油工業、建筑行業等等傳統工業中均有廣泛的使用。攪拌操作看來似乎簡單，但實際上，它所涉及的內容卻極為廣泛。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及攪拌器的運動和其動力裝置。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。用pro/e設計軟件對攪拌器的零部件和整體進行三維設計。并對關鍵的零部件進行了工藝分析。關鍵詞：傳動裝置，聯軸器，支承裝置，電動機，減速器The3DDesignof

Small

BlenderandtheProcessanalysisforthe

KeycomponentsAuthor:DuBingTutor:YangHansongAbstractTheequipmentofpulsatorhavealonghistoryandareusedinmostareas.meawhilepulsatorareusedintraditionindustrysuchaschemistryindustry，petroleumindustry，architectureindustryandsoon.Theoperationofmixroundlooksasifsimpleness，butactually，theingredientitinvolvedareplaguycomplexity.Thttextintroducesthebasicconsiderwayandthebasictheoreticsofsmallpulsatordesign，andanalyzedthebasicconfigurationofpulsatorandinterfixcontentandanalyzedtheathleticsandmotivityequipmentofpulsator.Overpassdescribethebasicfixtureofpulsatorandconsultitsbasicemploymentprinciple，functionandoperation，therebysummarizethedesignofsmallpulsator.UsingPro/esoftwaretodrawastirreronthecomponentsandtheoverallthree-dimensionalimage.Andtheanalysisofkeypartsoftheprocess.Keyword:Gearing，Joinshaftware，Bearingdevice，Electromotor，Reducer目錄1緒論 11.1攪拌設備應用及作用 11.2攪拌物料的種類及特性 11.3攪拌裝置的安裝形式 21.4畢業設計的意義 32攪拌器罐體結構設計 42.1罐體的尺寸確定及結構選型 42.2內筒體及夾套的壁厚計算 52.3攪拌器的選型 73傳動裝置選型 93.1選擇電動機功率 93.2確定電動機轉速 93.3減速器的選擇 93.4確定傳動裝置的總傳動比和分配傳動比 103.5計算傳動裝置的運動和動力參數 104傳動系統的總體設計 124.1高速級直齒輪傳動的設計計算 124.2低速級直齒輪傳動的設計計算 164.3用pro/e繪制齒輪的三維圖形 204.4圓柱齒輪的加工工藝分析 255減速器軸及軸承裝置、鍵的設計 275.1高速軸及其軸承裝置、鍵的設計 275.2中間軸及其軸承裝置、鍵的設計 345.3低速軸及其軸承裝置、鍵的設計 405.4用pro/e繪制軸承的三維圖形 466攪拌軸的設計與校核 496.1軸的結構 496.2軸的材料 496.3攪拌軸的計算 506.4攪拌軸的形位公差和表面粗糙度要求 506.5軸徑的最后確定 506.6軸軸的加工工藝分析 517攪拌器附件的選擇 537.1攪拌器的軸封裝置 537.2結構選擇及計算 547.3液體進料管 557.4設備支座的選擇 55結論 57致謝 58參考文獻 59附錄 60附錄A齒輪的加工工藝過程 60附錄B軸的加工工藝過程 611緒論攪拌可以使兩種或多種不同的物質在彼此之中互相分散，從而達到均勻混合；也可以加速傳熱和傳質過程。在工業生產中，攪拌操作時從化學工業開始的，圍繞食品、纖維、造紙、石油、水處理等，作為工藝過程的一部分而被廣泛應用。攪拌操作分為機械攪拌與氣流攪拌。氣流攪拌是利用氣體鼓泡通過液體層，對液體產生攪拌作用，或使氣泡群一密集狀態上升借所謂上升作用促進液體產生對流循環。與機械攪拌相比，僅氣泡的作用對液體進行的攪拌時比較弱的，對于幾千毫帕·秒以上的高粘度液體是難于使用的。但氣流攪拌無運動部件，所以在處理腐蝕性液體，高溫高壓條件下的反應液體的攪拌時比較便利的。在工業生產中，大多數的攪拌操作均系機械攪拌，以中、低壓立式鋼制容器的攪拌設備為主。攪拌設備主要由攪拌裝置、軸封和攪拌罐三大部分組成。1.1攪拌設備應用及作用攪拌設備在工業生產中的應用范圍很廣，尤其是化學工業中，很多的化工生產都或多或少地應用著攪拌操作。攪拌設備在許多場合時作為反應器來應用的。例如在三大合成材料的生產中，攪拌設備作為反應器約占反應器總數的99%。。攪拌設備的應用范圍之所以這樣廣泛，還因攪拌設備操作條件（如濃度、溫度、停留時間等）的可控范圍較廣，又能適應多樣化的生產。攪拌設備的作用如下：①使物料混合均勻；②使氣體在液相中很好的分散；③使固體粒子（如催化劑）在液相中均勻的懸??；④使不相溶的另一液相均勻懸浮或充分乳化；⑤強化相間的傳質（如吸收等）；⑥強化傳熱。攪拌設備在石油化工生產中被用于物料混合、溶解、傳熱、植被懸浮液、聚合反應、制備催化劑等。例如石油工業中，異種原油的混合調整和精制，汽油中添加四乙基鉛等添加物而進行混合使原料液或產品均勻化。化工生產中，制造苯乙烯、乙烯、高壓聚乙烯、聚丙烯、合成橡膠、苯胺燃料和油漆顏料等工藝過程，都裝備著各種型式的攪拌設備。1.2攪拌物料的種類及特性攪拌物料的種類主要是指流體。在流體力學中，把流體分為牛頓型和非牛頓型。非牛頓型流體又分為賓漢塑性流體、假塑性流體和脹塑性流體。在攪拌設備中由于攪拌器的作用，而使流體運動。1.3攪拌裝置的安裝形式攪拌設備可以從不同的角度進行分類，如按工藝用途分、攪拌器結構形式分或按攪拌裝置的安裝形式分等。以下僅就攪拌裝置的各種安裝形式進行分類說明。(1)立式容器中心攪拌將攪拌裝置安裝在立式設備筒體的中心線上，驅動方式一般為皮帶傳動和齒輪傳動，用普通電機直接聯接。一般認為功率3.7kW一下為小型，5.5~22kW為中型。(2)偏心式攪拌攪拌裝置在立式容器上偏心安裝，能防止液體在攪拌器附近產生“圓柱狀回轉區”，可以產生與加擋板時相近似的攪拌效果。攪拌中心偏離容器中心，會使液流在各店所處壓力不同，因而使液層間相對運動加強，增加了液層間的湍動，使攪拌效果得到明顯的提高。但偏心攪拌容易引起振動，一般用于小型設備上比較適合。(3)傾斜式攪拌為了防止渦流的產生，對簡單的圓筒形或方形敞開的立式設備，可將攪拌器用甲板或卡盤直接安裝在設備筒體的上緣，攪拌軸封斜插入筒體內。此種攪拌設備的攪拌器小型、輕便、結構簡單，操作容易，應用范圍廣。一般采用的功率為0.1~22kW，使用一層或兩層槳葉，轉速為36~300r/min，常用于藥品等稀釋、溶解、分散、調和及pH值的調整等。(4)底攪拌攪拌裝置在設備的底部，稱為底攪拌設備。底攪拌設備的優點是：攪拌軸短、細，無中間軸承；可用機械密封；易維護、檢修、壽命長。底攪拌比上攪拌的軸短而細，軸的穩定性好，既節省原料又節省加工費，而且降低了安裝要求。所需的檢修空間比上攪拌小，避免了長軸吊裝工作，有利于廠房的合理排列和充分利用。由于把笨重的減速機裝置和動力裝置安放在地面基礎上，從而改善了封頭的受力狀態，同時也便于這些裝置的維護和檢修。底攪拌雖然有上述優點，但也有缺點，突出的問題是葉輪下部至軸封處的軸上常有固體物料粘積，時間一長，變成小團物料，混入產品中影響產品質量。為此需用一定量的室溫溶劑注入其間，注入速度應大于聚合物顆粒的沉降速度，以防止聚合物沉降結塊。另外，檢修攪拌器和軸封時，一般均需將腹內物料排凈。(5)臥式容器攪拌攪拌器安裝在臥式容器上面，殼降低設備的安裝高度，提高攪拌設備的抗震性，改進懸浮液的狀態等?？捎糜跀嚢铓庖悍蔷嘞档奈锪?，例如充氣攪拌就是采用臥式容器攪拌設備的。(6)臥式雙軸攪拌攪拌器安裝在兩根平行的軸上，兩根軸上的攪拌葉輪不同，軸速也不等，這種攪拌設備主要用于高黏液體。采用臥式雙軸攪拌設備的目的是要獲得自清潔效果。(7)旁入式攪拌旁入式攪拌設備是將攪拌裝置安裝在設備筒體的側壁上，所以軸封結構是罪費腦筋的。旁入式攪拌設備，一般用于防止原油儲罐泥漿的堆積，用于重油、汽油等的石油制品的均勻攪拌，用于各種液體的混合和防止沉降等。(8)組合式攪拌有時為了提高混合效率，需要將兩種或兩種以上形式不同、轉速不同的攪拌器組合起來使用，稱為組合式攪拌設備。1.4畢業設計的意義通過本次畢業設計，我們對攪拌器有了完整的了解和深刻認識。而且學會把所學知識有效的用運到解決實際問題中的能力，不僅對課本所學知識有了更深層次的掌握，同時提高了自己解決實際問題的能力。學會了更好的查閱相關資料，為以后打下良好基礎。本次畢業設計使我們受益匪淺，通過研究解決一些工程技術問題，各方面的能力均有提升。2攪拌器罐體結構設計2.1罐體的尺寸確定及結構選型(1)筒體及封頭型式選擇圓柱形筒體，采用標準橢圓形封頭(2)確定內筒體和封頭的直徑攪拌罐類設備長徑比取值范圍是1~2，綜合考慮罐體長徑比對攪拌功率、傳熱以及物料特性的影響選取根據工藝要求，裝料系數，罐體全容積m3，罐體公稱容積（操作時盛裝物料的容積）。初算筒體直徑即圓整到公稱直徑系列，去。封頭取與內筒體相同內經，封頭直邊高度，(3)確定內筒體高度H當時，查《化工設備機械基礎》表16-6得封頭的容積v=0.1113m3，取核算與，該值處于之間，故合理。該值接近，故也是合理的。(4)選取夾套直徑內筒徑夾套表2-1夾套直徑與內通體直徑的關系由表2-1，取。夾套封頭也采用標準橢圓形，并與夾套筒體取相同直徑2.2內筒體及夾套的壁厚計算(1)選擇材料，確定設計壓力按照《鋼制壓力容器》（）規定，決定選用高合金鋼板，該板材在一下的許用應力由《過程設備設計》附表查取，，常溫屈服極限。計算夾套內壓介質密度液柱靜壓力最高壓力設計壓力所以故計算壓力內筒體和底封頭既受內壓作用又受外壓作用，按內壓則取，按外壓則取（2）夾套筒體和夾套封頭厚度計算夾套材料選擇熱軋鋼板，其夾套筒體計算壁厚夾套采用雙面焊，局部探傷檢查，查《過程設備設計》表4-3得則查《過程設備設計》表4-2取鋼板厚度負偏差，對于不銹鋼，當介質的腐蝕性極微時，可取腐蝕裕量，對于碳鋼取腐蝕裕量，故內筒體厚度附加量，夾套厚度附加量。根據鋼板規格，取夾套筒體名義厚度。夾套封頭計算壁厚為確定取夾套封頭壁厚與夾套筒體壁厚相同。（3）內筒體壁厚計算①按承受內壓計算焊縫系數同夾套，則內筒體計算壁厚為：②按承受外壓計算設內筒體名義厚度，則，內筒體外徑。由《過程設備設計》圖4-6查得，圖4-9查得，此時許用外壓為：故取內筒體壁厚可以滿足強度要求。2.3攪拌器的選型槳徑與罐內徑之比叫槳徑罐徑比,渦輪式葉輪的一般為0.25~0.5，渦輪式為快速型，快速型攪拌器一般在時設置多層攪拌器，且相鄰攪拌器間距不小于葉輪直徑d。適應的最高黏度為左右。攪拌器在圓形罐中心直立安裝時，渦輪式下層葉輪離罐底面的高度C一般為槳徑的1~1.5倍。如果為了防止底部有沉降，也可將葉輪放置低些，如離底高度.最上層葉輪高度離液面至少要有1.5d的深度。圖2-1攪拌器符號說明——鍵槽的寬度——攪拌器槳葉的寬度——輪轂內經——攪拌器緊定螺釘孔徑——輪轂外徑——攪拌器直徑——攪拌器參考質量——圓盤到輪轂底部的高度——攪拌器許用扭矩——輪轂內經與鍵槽深度之和——攪拌器槳葉的厚度選定攪拌器為六直葉開啟渦輪式攪拌器，如圖2-1所示。攪拌器的通用尺寸為槳徑:槳長:槳寬。由前面的計算可知液層深度，而，故，則設置兩層攪拌器。為防止底部有沉淀，將底層葉輪放置低些，離底層高度為，上層葉輪高度離液面的深度，即。則兩個攪拌器間距為，該值大于也輪直徑，故符合要求。查HG-T3796.1~12-2005,選取攪拌器參數如表2-2：450558590100148648.8表2-2攪拌器參數3傳動裝置選型3.1選擇電動機功率根據具體需求設計攪拌器轉速為，工作機所需的功率為Pw=n×M/9549=60×324/9549=2.0358kW由電動機至工作機之間的總效率（包括工作機效率）為η=η12·η24·η32式中：η1、η2、η3分別為聯軸器、齒輪傳動的軸承、齒輪傳動。根據《機械設計指導書》P5表1-7得：各項所取值如表3-1：種類取值齒輪傳動的軸承深溝球軸承0．993齒輪傳動7級精度的一般齒輪傳動0．962聯軸器剛性聯軸器0．99表3-1各傳動件的傳動效率η=0．992×0．9934×0．9622＝0.8819所以Pd=Pw/η=2.0358／0.8819kW=2.3084kW3.2確定電動機轉速攪拌軸的工作轉速nw=60r/min，按推薦的合理傳動比范圍，兩級齒輪傳動比i=8~60,故電動機轉速可選范圍為nd=i’·nw=(8~60)×60r/min=（480~3600）r/min綜合考慮電動機和傳動裝置的尺寸、重量以及帶傳動和減速器的傳動比，比較三個方案選定電動機型號為Y160M1—8，所選電動機的額定功率Ped=4kW，滿載轉速nm=720r/min，總傳動比適中，傳動裝置結構緊湊。3.3減速器的選擇攪拌軸的工作轉速nw=60r/min，選定的電動機轉速nm=720r/min，由推薦傳動比選i=8~60,選定兩級圓柱齒輪減速器。綜合攪拌器器型選擇同軸式減速器。如圖3-1：圖3-1同軸式減速器3.4確定傳動裝置的總傳動比和分配傳動比（1）總傳動比因為所以：總傳動比2)分配傳動比根據均勻磨損要求，采用兩級減速器連接傳動機構，i=i1*i2=12則：3.5計算傳動裝置的運動和動力參數（1）電動機軸：P0=Pd=4kWn0=nm=720r/minT0=9550×()=53.06N·m(2)高速軸：P1=P0η1=3.96kWn1=n0=720r/minT1=9550×()=52.525N·m(3)中間軸：P2=P1η2η3=3.783kWn2==180r/minT2=9550×()=200.7091N·m(4)低速軸：P3=P2η2η3=3.614kWn3==60r/minT3=9550×()=575.228N·m(5)輸出軸：P4=P3η3=3.578kWn4==60r/minT4=9550×()=569.498N·m輸出軸功率或輸出軸轉矩為各軸的輸入功率或輸入轉矩乘以聯軸器效率(0.99）運動和動力參數計算結果整理后如表3-2所示：軸名功率P/kw轉矩T/(N·m)轉速n/(r·min-1)傳動比i效率電機軸4kw53.0672010.99高速軸3.96kw52.5257204.00.95中間軸3.783kw200.70911803.00.95低速軸3.614kw575.2286010.99輸出軸3.578kw569.49860表3-2運動和動力參數計算結果此處省略

NNNNNNNNNNNN字。如需要完整說明書和設計圖紙等.請聯系在線扣扣：九七一九二零八零零另提供全套機械畢業設計下載！全部設計都已通過答辯7攪拌器附件的選擇7.1攪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7-1是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、動環等零件一起旋轉。由于彈簧力的作用使動環緊緊壓在靜環上。當軸旋轉時，動環與軸一起旋轉，而靜環則固定于座架上靜止不動，動環與靜環相接觸的環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。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0.5~1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、靜環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、靜環要求較高減磨性能表7-1填料密封與機械密封的比較圖7-1機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》（HG21571—95），并有定點廠供應各種規格產品，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HG2157195MS2001—300—BUPFEBUP。7.2液體進料管液體進料管我們選用圖7-2所示的結構，接管伸入設備并將管口切成45°，這樣可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7-2進料口管材的選用參照《化工設備機械基礎課程設計指導書》（北京化工學院出版）表C—1，C—2可得，選用20號鋼，GB699—88。7.3液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7-3所示是兩種常見的結構。圖7-3出料口根據設計我們選用（a）圖出料管，直接為100mm，其結構尺寸參照表7-2：管徑D5070100125150Dmin130160210260290表7-2出料口參數7.4設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，如圖7-4所示:圖7-4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Q235—A.F，其標記為：JB/T4725—92耳座AN3。其尺寸見《化工設備機械基礎》（第二版）表16—22。支座的安裝尺寸D（圖7-5）可按下式計算：D=+2（L2-S1）（16）式中D——支座安裝尺寸，mm；D1——容器內徑，mm；δn——殼體名義厚度，mm；δ1——加強墊板厚度，mm。圖7-5支座安裝圖計算得D=1100mm。結論此次攪拌器的設計，經過努力,我終于將畢業設計做完了。在本課題完成的過程中,雖然有遇到了很多難,遇到計算數據不準確的問題，不懂書,但是在老師的指導下和同學的幫助下,我還是把問題解決了。對機械設計基礎課本的知識有了更進一步的了解。雖然完成設計的時間是比較長,但我的收獲還是很大的。設計結束后我體會很多，當一名機械設計師真是不容易。首先要有很好的知識，還要有一些耐心。這次我又積累了不少經驗，對本課程應該掌握的知識點進行了梳理優化，不僅僅掌握了設計一個完整機械的步驟與方法;也對機械設計手冊有了更進一步的掌握。我相信在以后的工作中設計能夠更快的完成，學到更多的的知識。畢業設計是大學生專業知識深化和系統提高的重要過程，是對學生實踐能力、理論聯系實際能力和創新精神的綜合訓練，是培養學生探求真理的科學精神、科學研究方法和優良的思想品質等綜合素質的重要途徑。通過本次攪拌器的設計，加深了我對專業知識的理解和應用，同時，也彌補了以前的知識漏洞，鞏固了知識的積累。更好的利用所學知識解決實際問題。在老師的指導下，自己的各方面能力有了全面提高。通過這次畢業設計，不僅對攪拌器有了完整的了解，而且學會了解決一些工程技術問題的方法，對自己有很大幫助，為我即將走上工作崗位打下良好的基礎，同時開闊了自己的視野，對機械相關產品及知識有了更多的了解。致謝本次設計得到了楊漢嵩老師的大力幫助，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。在整個設計過程中老師孜孜不倦的指導、嚴謹的治學及對學生的關心與愛護極大的提高了我畢業設計的效率和進度，同時使我學到了更多東西。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。對此，我向楊漢嵩老師及同學們表示衷心的感謝。參考文獻[1]吳宗澤，羅圣國.機械設計課程設計手冊[M].第3版.北京：高等教育出版社,2006.5.[2]濮良貴，紀名剛.機械設計[M].第八版.北京：高等教育出版社,2010.[3]吳宗澤.機械零件設計手冊[M].北京：機械工業出版社,2004.[4]黃曉華，徐建成.Pro/Engineer.機械設計與制造[M].北京：電子工業出版社,2010.8[5]湯善甫，朱思明.化工設備機械基礎（第二版）.1988.10.[6]劉鴻文.材料力學.北京：高等教育出版社，1992.9.[7]成大先.機械設計手冊.北京：化學工業出版社，2000.[8]攪拌器HG/T3796.1-2005.國家質量技術性能參數[9]鋼制壓力容器用封頭