D4=1438mm S=46mm d=23mm
2.4 夹套反应釜的强度计算
夹套反应釜几何尺寸确定后，要根据已知的公称直径，设计压力和设计温度进行强度计算确定罐体及夹套的筒体和封头的厚度。 2．4.1 强度计算的原则及依据
强度计算中各参数的选取及计算，均应符合GB150-1998《钢制压力容器》的规定。
圆筒为正压外带夹套时：当圆筒的公称直径DN>=600㎜时，被夹套包围部分的圆筒分别按内压圆筒和外压圆筒计算，取其中较大值，其余部分按内压圆筒设计。
2.4.2 按内压对圆筒和封头进行强度计算 （1）筒体强度计算
?已知：Tc=120℃ Pc=0.22Mpa ?? =189MP υ= 0.85
? S=(PcDi)/(2??υ-Pc) =0.71
tt负偏差 C2=0.25mm 腐蚀裕量 C2=2㎜
名义厚度 Sn=S＋C1＋C2=2.96㎜ (2)封头厚度计算
? S=(PcDi)/(2??υ-0.5Pc) =0.71同理
t名义厚度 ： Sn=S＋C1＋C2=2.96㎜ 2.4.3 按外压对筒体和封头进行强度校核
（1）筒体图算法强度校核计算 由于D0/Se=1012/3.75=270
① 当罐体筒体名义厚度Sn=6mm 令Se=Sn-C=3.75mm D0=Di+2Sn=1012mm ② 则 L/D0=783÷1012=0.774 ③ 查图11-5得 A=0.0004
④ 查图11-8 由于Tc =120℃ 则B=56Mpa 计算许应外压力[p] [p]=B/( D0/Se)=0.21Mpa 所以 [p]<=pc 故筒体厚度Sn不取6mm
令Sn=7mm, 同理有, Se=Sn-C=4.75mm, D0=Di+2Sn=1014mm, L/D0=783÷1014=0.772, D0/Se=1014/4.75=213,A=0.0006,B=87 所以对应的许用外压[p] [p]=B/( Do/Se)=0.408Mpa>0.3 Mpa 所以筒体厚度Sn取7mm (2)外压封头强度校核计算
①设封头名义厚度 Sn=7mm 计算有效厚度Se=Sn-C=4.75mm R0=K1D0 式中K1 =0.9 D0 =Di+2Sn=1014mm R0 =0.9×1014=913mm ② 计算系数A A=0.125/(Ro/Se)=0.00065
③查参考文献[1]中图11-8 T=<120℃ 查的系数B=95
[p]=B/( Ro/Se)=0.494>0.3
[p]>pc 所以封头厚度确定 Sn=7mm
2.4.4 夹套厚度计算 (1)夹套筒体部分厚度计算
?由 P c 2=0.3Mpa T c 2=<150℃ ?? =189MP υ=0.85
t? S2=(Pc2Di)/(2??υ-Pc2)=0.79mm 不满足刚度条件
t
所以取最小厚度作为计算厚度S=3mm 腐蚀裕量 C2=2mm
则 夹套筒体设计厚度Sn2=S＋C2=5mm （2）夹套封头厚度计算
? 同理 ：S2`=(Pc2Di)/(2??υ-0.5Pc2)=0.79mm
t
不满足刚度条件,所以取最小厚度作为计算厚度S=3mm 则 Sn2`=S3＋C2=5mm 2.4.5 水压试验校核计算
夹套反应釜应对罐体和夹套分别进行水压试验，并校核圆筒应力σ（1） 罐体水压试验
由于[σ]≈[σ]t 故 pT=1.25p=1.25Pc=0.275Mpa
?T?pT(Di?Se)2Se?61.7MpaT
=24.1Mpa
材料屈服点应力 σs=345Mpa
0.9 σsυ=263.9Mpa ?T ≦0.9 σsυ 所以罐体水压试验强度足够
（2）由于[σ]≈[σ]t 故 pT=1.25p=1.25Pc2=0.375Mpa
?T?pT(D2?Se2)2Se2?106Mpa36.1Mpa
材料屈服点应力 σs=345Mpa
0.9 σsυ=263.9Mpa ?T ≦0.9 σsυ 所以夹套水压试验强度足够 3 反应釜的搅拌装置
搅拌装置由搅拌器、轴及其支撑组成。搅拌器的形式很多，根据任务说明书的要求，本次设计采用的是推进式搅拌器。其机械设计的主要内容是：确定搅拌器直径、搅拌器与搅拌轴的连接结构。、进行搅拌轴的强度设计和临界转速校核、选择轴的支撑结构。
由表4-4 查的D1/DJ取推进式:(4：1)—(4：1) H0/DJ不限 有实际情况取D1/DJ=4：1 H0/DJ=1:1 则： 搅拌器直径 DJ=300mm
液面高度： H0=300mm
3.1 搅拌器的安装方式及其与轴连接的结构设计
桨式搅拌器结构如图4-7所示，其桨叶为三叶。轴转速为200r/min ,采用单层桨安装在与下封头焊缝等高的位置。搅拌器与轴的连接是通过套用平键或紧定螺钉固定.轴端加固定螺母。搅拌器主要尺寸有表4-5查的：
DJ=300mm D=50mm d1=80mm H=65mm N/n不大于0.02 Do:M12 键槽B:12mm 键槽t:43.6mm 质量为3.62Kg 3.2 搅拌轴设计
搅拌轴的机械设计内容同一般传动轴，主要是结构设计和强度校核 （1） 搅拌轴的结构：用实心直轴，V带传动的上轴一端安装大带轮,另一
端安装刚性联轴器,带轮和联轴器均采用平键传动,考虑到带轮和联轴器的轴向定位均加轴肩,并在轴端采用挡圈轴向固定.
（2） 确定最小轴径: 轴功率P＝4KW ，搅拌轴的转速n＝200r/min，材料
为45钢 , [?]＝35MPa，剪切弹性模量G＝8×104MPa，许用单位扭转角[?]＝1.0°/m，系数A取112。
则轴端直径d>=Ao×（p/n）1/3=30.4mm, 轴所传递的转矩T=9500p/n=191N.m
考虑开键槽和物料对轴的腐蚀,轴径扩大7%,即d=32.528mm.圆整取较大值,所以d=40mm.由结构确定其他各段轴径: 带轮和联轴器轴向定位的轴肩d2=45mm,取轴端挡圈公称直径50mm. （3） 搅拌轴强度校核
?max?T??[?]k 轴扭转的强度条件是： 公式9-5）
对45刚 [τ]k=35Mpa
对实心轴 Wp=πd3/16=12560mm3 Tθ=9.55×106 p/n=191000N?mm 则：
Wp （参考文献1.
τ
max =15.207<[τ]k 故 d=40mm 强度足够
（4） 搅拌轴的形位公差和表面粗糙度的要求：
一般搅拌轴要求运转平稳，为防止轴的弯曲对轴封处的不利影响，因此轴安装和加工要控制轴的直度。 当转速 n<200r/min 时直度允许误差：1000：0.1。
轴的表面粗糙度可按所配零件的标准要求选取。 （5） 搅拌轴的支撑
一般搅拌轴可依靠减速器内的一对轴承支承。当搅拌轴较长时，轴的刚
夹套反应釜课程设计
