搅拌器的轴径计算方法

搅拌轴的主要作用是将扭矩从传动装置传递给搅拌器的叶片。作用在搅拌轴上的力相当复杂,对于一个从容器顶部垂直悬挂的搅拌轴来说,主要受到下述各力和力矩的作用:(1)扭矩凡;(2)流体动力产生的弯矩M;(3)轴和叶轮的重量凡;(4)当叶片产生轴向液流时的反推力Ft;(5)由于容器内外压力差而作用在轴截面上的推力凡。在选择计算搅拌传动装置时,必须综合考虑上述各力和力矩的影响。但是对于常压容器中搅拌轴的强度计算,一般只需考虑扭矩和弯矩的作用。实践表明,作用在搅拌轴上的弯矩所产生的弯曲应力是相当崛l。汀。?。?。天市津化工设计院网甲球黔l搅拌器的轴径计算方法,大的。当搅拌轴在容器中偏心布置时(即搅拌轴不是在容器的中心),此弯曲应力要比搅拌轴对称布置时(即搅拌轴位于容器的中心)更大。例如,一个满载功率达15.3千瓦的双层桨叶搅拌轴受到的横向流体动力是28公斤,由于悬臂轴很长,产生的弯矩在危险截面处的应力为400公斤/厘米2[l’,此应力比扭矩和其他力合起来所产生的应力还要大。可见,流体动力弯矩是不容忽视的。这一点之所以重要,还由于流体动力往往是不规则的,搅拌轴又在旋转,因而容易使轴产生疲劳断裂。所以对于大型搅拌装置,或者偏心布置的搅拌装置,尤其应当充分考虑动力弯矩的影响。然而在以往的搅拌轴强度计算方法中,由髯于不能确定弯矩的大小,只得采用其他机械零件的计算方法来代替。以往的搅拌轴计算方法是‘2,:按许用扭转应力计算:即按从搅拌功率推算出来的扭矩,用降低的许用扭转应力来补偿弯矩的影响,估算出一个轴径;按许用扭转变形计算:即允许搅拌轴在一定长度内的扭转角为一定值(一般为l/z“或l。),然后计算出轴径;取上述两个轴径值中较大者,并考虑键槽等零件的影响定出最小轴径;最后进行临界转速的验算,并用下面两个经验式检查,以保证轴的稳定性(刀为轴悬臂段长度):L,>40一50d;L尸》4一55。。.‘“.曰刀目旧.刊曰翻.护沮勺‘刀溯..如阳.幽.目刃明.诵..脱,明口.‘j刀..“即..刀r..“月.‘...‘“.,即...臼“州.曰柑口.目..曰口日.臼“胭圈”口圈产伽.声从”.r洲..阴的.广渭.护涌月用丽.户胭咖.沪朗.产俪.产葫翻曰“用..刀..曰口胭.刀招.曰产州..枯召.曰..侧..计算是完全可行的。尤其在壳程工作压力比较高,温差比较大的情况下,更能发挥出独特的优点。第一水加热器换热管和壳体可用材质均系渝种碳素钢,对异种钢,依然可进行类似计算。同理,对采用固定管板的重沸器和冷凝器,也可以用薄挠性管板来代替。参考资料[1〕“废热锅炉”,兰州石油机械研究所,掩216921;[2〕“化学装置,,(日),1970.Vol.12,沁8,p.19一32.一27一显然,上述方法是不够合理的,没有充分反映搅拌轴的实际受力状况。因此采用下面的计算方法是比较适宜的川,I4J。搅拌轴传递的最大扭矩应大于叶轮产生的,扭矩。但是由于轴的密封装置消耗功率不大,可以认为轴所传递的最大扭矩就是各叶轮扭矩之和:几(一)一:(7268。平)(‘)【例题】一搅拌装置的计算数据如下:刀=422厘米,S。二30.5厘米,D=66厘米,N=125转/分钟,电动机功率为7.5马力,第二层桨叶至最下一个轴承的间距为粼=221厘米,共两层叶轮,轴材料为碳钢。求最小轴径。两个叶轮各得电动机功率的一半,代入式(1),得最大扭矩:最大的水平方向流体动力可用下式估算:几。,。)=7.5x726807.5x72680一一2百兀5~一+一下牙芬亚丁一凡=21910H尸tN刀(2)=4361公斤·厘米;代入(3)式,得最大弯矩为:作用在搅拌轴上的最大弯矩五几。是流体动力与各叶轮至最下一个轴承之间距离乘积的总和:Mm。=21910125x667.5X-Zweee(422+221)、一:(219:。号豁二)(3)=6404公斤·厘米,代入式拟)和(5),得轴径为:d习式(2)和(3)的适用条件是:搅拌轴应当安装在容器的中心,并且叶轮不应当长时间在液面上旋转。由于弯矩和扭矩同时作用,可以把二者综合起来,并解出作用在轴上的剪应力和拉应力。由下述两个满足剪应力与拉应力条件的关系式,可算出两个轴径值,其中较大者就是所求的最小轴径:=「丝丝夔亘亘宝鲤至1’/3L42Ox3.14)=4.6厘米;_‘16〔6404+订(4361)’+(6404)‘]飞700x3.14二4.7厘米。为了满足剪切与拉伸两个条件,推荐采用5.0厘米的轴径,并以此轴径进行临界转速验算。符号表d,·{。一「16创丽蕊二不蔽丽蕊万]l’s“习一I—lL汀。习J16[风。+创万兀蕊护下丽瓦刀乏」飞兀at(4)1/3(5)对于碳钢和普通不锈钢(如OCr18Nig,Cr18Ni12Mo3Ti等),推荐用于正常工作条件下的许用剪应力a。为420公斤/厘米2,许用拉应力。,为700公斤/厘米2。上述应力值已经考虑了动载荷。由键和制动螺钉产生的应力集中以及制造误差的影响。其他材料的许用应力可以根据屈服强度的比值确定。然后将得出的轴径进行临界转速验算,就可以确定最后轴径。L尸—从流体动力作用点(即各层搅拌器叶轮)至最下一个轴承的距离,厘米;d—搅拌轴直径,厘米;S一搅拌轴的支承轴承间距,厘米;凡(。动—作用在搅拌轴上的最大扭矩,公斤,厘米;H尸t—一个搅拌器叶轮的搅拌功率,马力;N—搅拌轴的转速,转/分钟,凡—作用在一个叶轮上的水平方向流体动力,公斤;一28一化学工业使用各式各样不同形状与尺寸的容器来贮存、积聚或加工气体、液体及固体。矩形贮罐的设计方法”“”””,”[美」KantiK.Mahajan为赊存常压液体,矩形罐比相同容量的圆形罐省地位又容易制造。Young)【4’以表格形式提供的数据来分析验算。使用这些数据必须作出下列假定:(1)矩形平板具有均匀的厚度,(2)平板的允许挠度要控制在板厚度的大约一半以内,(3)材料的泊桑比是0.3。要使薄板达到所需刚度,可使用加强筋。为此可以大大降低造价。符号注释罐身高度,英寸宽度l时未腐蚀钢板的截面积,英寸名宽度l时腐蚀钢板的截面积,英寸“罐身长度或宽度中较大的一个值,英寸钢板最外纤维至加强筋最外纤维之距离,英寸组合截面的中性轴至钢板最外纤维的距离,英寸组合截面的中性轴至加强筋最外纤维的距离,英寸弹性模量(碳钢E=30x10“)。磅/英寸“钢板截面重心与组合截面的中性轴间之距离,英寸aA执bcQqE从圆筒形贮罐在结构方面可能是最具优点。虽然矩形贮罐制作起来比相同容量的圆筒形贮罐用料多,但它也时常被优先考虑制作成贮罐,偶然在特殊 工艺 钢结构制作工艺流程车尿素生产工艺流程自动玻璃钢生产工艺2工艺纪律检查制度q345焊接工艺规程 或操作中可能使圆筒形贮罐不合实用。当需要分隔成多个仓位,矩形贮罐就比圆筒形贮罐容易制作安排,也省地位。当在室内需要贮罐、缸槽时,矩形罐尤其有益。我们来讨论容放常压液体的平表面矩形贮罐的完整的设计技术。对罐壁上所受不同水平方向压力以图1示之。罐壁可作为具有适当边界条件的平板(即边缘呈自由、支承)。这样平板可按薄板弯曲理论‘“,的一些假定来分析验算。可以用原伍太司什克(Wojtaszak)‘3,的图解资料计算,后来用罗阿克与扬(Roark&罐壁上压力的分布图1矩形罐压力的分布Q。—搅拌轴材料的许用剪应力,公斤/厘米2;吸—搅拌轴材料的许用拉应力,公斤/厘米“;d。—用剪应力计算的最小轴径,厘米,dt—用拉应力计算的最小轴径,厘米;粼—第二层搅拌叶轮至最下一个轴承之间的距离,厘米今D—搅拌器叶端旋转直径,厘米;对命—作用在轴上的最大弯矩,公斤·厘米。参考文献[1]且.H.KaPaee。,Xu二H任ee孔oe万He中丁auoeHocToeR且e,1976,沁6,e.7一9.[2〕‘搅拌器设计,,化工设备中心站,1968,P.[3」R。StevenHill,Do习aldL.Kime,C.E.,滩16,p.89.[4〕WayneD.Ramsey,GeraldC.Zoller,C.83,滩18,p.101.MamH.53一550Vo!.83,E.,Vol-一29一