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　　【正文】 设计 容器设计 二、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，扭转变形过大会 造成轴的振动，使轴封失效。 应将轴单位长度最大扭转角 γ限制在允许范围内。   )1(44m a xGdM n （ 143） 轴扭矩的刚度条件为 搅拌装置设计 容器设计 nPM nn 9553m a x 式中 d— 搅拌轴直径， m； G— 轴材料剪切弹性模量， Pa； Mn max — 轴传递的最大扭矩， Nm； n— 搅拌轴转速， r/min； Pn— 电机功率， kW； α— 空心轴内径和外径的比值； η— 传动装置效率； [γ]— 许用扭转角，对于悬臂梁 [γ]= ， 对于单跨梁 [γ]= 。 搅拌装置设计 容器设计  414m a x)1(  GMdn故搅拌轴的直径为 （ 144） 搅拌装置设计 容器设计 三、按临界转速校核搅拌轴的直径 临界转速 nc—— 搅拌轴的转速达到轴自振频率，发生 强烈振动，并出现很大弯曲时的转速。 刚性轴 —— 工作转速 低于 第一临界转速的轴 柔性轴 —— 工作转速 大于 第一临界转速的轴 n≥ n≤ nc 工程上要求 搅拌轴的工 作转速避开 临界转速 搅拌装置设计 容器设计 按上述方法，具有 z个搅拌器的等直径悬臂轴可简化为图 1417的模型，一阶临界转速 nc：   sc maLLEIn1214 )1(330 （ 145） α— 悬臂轴两支点间距离， m； 式中 E— 轴材料的弹性模量， Pa； I— 轴的惯性矩， m4 L1— 第 1个搅拌器悬臂长度， m； 搅拌装置设计 容器设计 nc— 临界转速， r/min； ms— 轴及搅拌器有效质量在 s点的 等效质量之和， kg。 等效质量 ms计算公式： ziiS mmm1式中 m— 悬臂轴 L1段自身质量及附带液体质量在轴 末端 S点的等效质量， kg； mi— 第 i 个搅拌器自身质量及附带液体质量在 轴末端 S点的等效质量， kg； z— 搅拌器的数量。 搅拌装置设计 容器设计 搅拌介质 刚性轴 柔性轴 搅拌器（叶片式搅拌器除外） 叶片式搅拌器 高速搅拌器 气体 n/nc≤ 不推荐 液体 — 液体 液体 — 固体 n/nc≤ n/nc(～ ) n/nc= ～ 液体 — 气体 n/nc≤ n/nc≤ 不推荐 表 147 搅拌轴临界转速的选取 n注：叶片式搅拌器包括：桨式、开启涡轮式、圆盘涡轮 式、三叶后掠式、推进式； 不包括：锚式、框式、螺带式。 搅拌装置设计 容器设计 四、按强度计算搅拌轴的直径   pWteMm a x搅拌轴的强度条件是： （ 146） 式中 M— 弯矩， M= MR+ MA MA— 由轴向力引起的轴的弯矩， Nm； Mn— 扭矩， Nm； MR— 水平推力引起的轴的弯矩， Nm； Mte— 轴上扭转和弯矩联合作用时的 当量扭矩 ， ， Nm； 22 MMMnte  搅拌装置设计 容器设计  43 116   dW pWp— 抗扭截面模量，对空心圆轴 ， m3   16b[τ]— 轴材料的许用切应力， ， Pa τmax— 截面上最大切应力， Pa； b— 轴材料的抗拉强度 ， Pa。  314 )1( teMd则搅拌轴的直径： （ 147） 搅拌装置设计 容器设计 轴封处径向位移的大小直接影响密封的性 能，径向位移大，易造成泄漏或密封的失效。 五、按轴封处允许径向位移验算轴径 （ 1）轴承的径向游隙； （ 2）流体形成的水平推力； （ 3）搅拌器及附件组合质量不均匀产生的离心力。 轴封处的 径向位移 主要由三个因素引起： 搅拌装置设计 容器设计 δL0 小于允许的径向位移 [δ]L0，即   00 LL  要分别计算其径向位移，然后叠加，使总径向位移 （ 148） 式中 [δ]L0— 轴封处的允许径向位移，   dKL 30  mm 通常 K3— 径向位移系数， 当设计压力 p＝ ～ ， n＞ 100r/min时， 一般物料 K3＝ 。 搅拌装置设计 容器设计 搅拌轴轴径必须满足 强度 和 临界转速 的要求。 当有要求时，还应满足 扭转变形 、 径向总位移 的要求。 有关搅拌轴的详细计算及参数的选取见文献[HG/T2056994《 机械搅拌设备 》 ] 第 142页至第 103页。 传动装置 容器设计 传动装置 包括 电动机 减速机 联轴器 机架 传动装置 容器设计 1— 电动机； 2— 减速机； 3— 联轴器； 4— 支架； 5— 搅拌轴； 6— 轴封装置； 7— 凸缘； 8— 上封头 图 1419 传动装置 轴承 传动装置 容器设计 由搅拌功率计算电动机的功率 Pe ： 一、电动机的选型 sePPP（ 149） 式中 Ps— 轴封消耗功率， kW； η— 传动系统的机械效率。 电动机的型号应根据功率、工作环境等因素选择。 工作环境包括防爆、防护等级、腐蚀环境等。 传动装置 容器设计 根据功率、转速。 选用时应优先考虑传动效率高的齿轮减速机和摆线针轮行星减速机。 二、减速机选型 考虑： 载荷变化、有振动、连续生产。 常用： 摆线针轮行星减速机、齿轮减速机、三角皮带减速机以及圆柱蜗杆减速机。 选用原则： 传动装置 容器设计 特性参数 减速机类型 摆线针轮行星减速机 齿轮减速机 三角皮带减速机 圆柱蜗杆减速机 传动比 i 87～ 9 12～ 6 ～ 80～ 15 输出轴转速/(r/min) 17～ 160 65～ 250 200～ 500 12～ 100 输入功率 /kW ～ 55 ～ 315 ～ 200 ～ 55 传动效率 ～ ～ ～ ～ 传动原理 利用少齿差内啮合行星

　　【总结】过程设备设计题解思考题1.压力容器主要由哪几部分组成?分别起什么作用?答：压力容器由筒体、封头、密封装置、开孔接管、支座、安全附件六大部件组成。筒体的作用：用以储存物料或完成化学反应所需要的主要压力空间。封头的作用：与筒体直接焊在一起，起到构成完整容器压力空间的作用。密封装置的作用：保证承压容器不泄漏。开孔接管的作用：满足工艺要求和检修需要。支座的作用：支承

　　【总结】弹性应力弹塑性应力主要内容屈服压力和爆破压力提高屈服承载能力的措施厚壁圆筒应力分析厚壁容器：ioDD应力径向应力不能忽略，处于三向应力状态；应力仅是半径的函数。分析方法8个未知数，只有2个平衡方程，属静不定问题，需平衡、几何、物理等方程联立求解。厚壁圆筒应力分析

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　　【总结】管壳式换热器（GB151-1999）郑州大学：方书起（）2023-11-1·郑州河南省压力容器审核及设计人员培训班第一部分传热和换热器基本知识传热与换热器设计河南省压力容器审核及设计人员培训班管壳式换热器的结构组成：管程：壳程：受压元件：

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