淺談立式攪拌釜不銹鋼機(jī)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

孫羽

摘要：機(jī)架是機(jī)械攪拌系統(tǒng)的重要組成部分，合理科學(xué)的機(jī)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能有效的控制攪拌器的擺動(dòng)量，延長機(jī)械密封的使用壽命，減少機(jī)架占用封頭的面積，降低反應(yīng)釜對廠房高度要求等。

關(guān)鍵詞：機(jī)架設(shè)計(jì)；單支點(diǎn)機(jī)架；不銹鋼

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.02.046

機(jī)架的主要用途是用于減速機(jī)與封頭之間的的連接支承。機(jī)架可分為無支點(diǎn)機(jī)架、單支點(diǎn)機(jī)架、雙支點(diǎn)機(jī)架。標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架的生產(chǎn)制造由低合金鋼鑄造，工藝制作粗糙，高能耗，高污染，且標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架輸出輸入端尺寸大小、機(jī)架高度、單支點(diǎn)機(jī)架軸封到封頭接緣距離等尺寸都是確定值，而攪拌設(shè)備廠地高度，使用環(huán)境，供應(yīng)商機(jī)械密封尺寸、攪拌物料、攪拌結(jié)構(gòu)形式等都不是固定的，所以標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)架在許多情況下不符合攪拌設(shè)備實(shí)際工況要求，或者說沒有發(fā)揮攪拌設(shè)備的最優(yōu)性能，影響了設(shè)備的壽命。行業(yè)設(shè)備的日益高端化，要求攪拌設(shè)備運(yùn)行更加平穩(wěn)，節(jié)能降耗是攪拌設(shè)備的發(fā)展方向之一。機(jī)架的設(shè)計(jì)與選用是攪拌設(shè)備平穩(wěn)運(yùn)行關(guān)鍵因素之一，機(jī)架的合理設(shè)計(jì)能優(yōu)化攪拌設(shè)備運(yùn)行，協(xié)調(diào)減速機(jī)、罐體、攪拌器、機(jī)械密封、廠房等之間關(guān)系，使攪拌設(shè)備運(yùn)行更加平穩(wěn)、高效、節(jié)能。

機(jī)架設(shè)計(jì)主要從兩個(gè)方面著手：首先選擇合理的機(jī)架類型，再結(jié)合攪拌軸徑、轉(zhuǎn)速、機(jī)械密封高度等，根據(jù)設(shè)計(jì)要點(diǎn)確認(rèn)機(jī)架的結(jié)構(gòu)與尺寸。

1機(jī)架類型

無支點(diǎn)機(jī)架本身無支承點(diǎn)，攪拌軸系以減速機(jī)輸出軸的支點(diǎn)作為支承，適用于軸向力較小，攪拌負(fù)載均勻的場合。

單支點(diǎn)機(jī)架設(shè)有能承受雙載荷的支承，軸向載荷全部卸到機(jī)架支承上，能保證減速機(jī)的傳動(dòng)質(zhì)量，適用于負(fù)載均勻、中等沖擊條件下的攪拌作業(yè)。單支點(diǎn)機(jī)架是最為廣泛使用的機(jī)架之一。

雙支點(diǎn)機(jī)架中間設(shè)有兩個(gè)獨(dú)立支承，適用于重沖擊負(fù)載或?qū)嚢杳芊庋b置有較高要求的特殊場合。

不同類型的機(jī)架，載荷能力不同，雙支點(diǎn)>單支點(diǎn)>無支點(diǎn)。機(jī)架類型可依據(jù)徑向載荷的大小，但不是絕對的，有攪拌系統(tǒng)的徑向、軸向載荷很大，卻選擇無支點(diǎn)機(jī)架的情況，如制藥行業(yè)過濾洗滌干燥機(jī)機(jī)架。選擇機(jī)架類型在考載荷的同時(shí)，也要具體問題，具體分析。

2機(jī)架設(shè)計(jì)要點(diǎn)

（1）確認(rèn)輸入端尺寸。機(jī)架輸入端的尺寸與所選減速機(jī)輸出端尺寸相匹配，并符合裝配公差，機(jī)架與減速機(jī)之間不設(shè)置過渡盤，簡化機(jī)架設(shè)計(jì)，減輕機(jī)架重量，減少加工制作程序。

（2）確認(rèn)支承間距值。機(jī)架設(shè)計(jì)宜使攪拌軸有足夠的支承間距，控制攪拌軸對撓度的要求，保證操作時(shí)攪拌軸端的偏擺量不大，并保證擺動(dòng)量在密封允許的范圍之內(nèi)，一般填料密封控制在0.08mm～0.18mm，機(jī)械密封控制0.04mm～0.08mm，機(jī)械密封不同品牌對擺動(dòng)量要求不同，通常機(jī)械密封精度越加，其允許的擺動(dòng)量越小，如國外品牌約翰克蘭機(jī)械密封，加工精度高，機(jī)械密封常不帶軸承，如果機(jī)架又不合理，很容易因?yàn)閿嚢栎S擺動(dòng)量超過其允許范圍而造成機(jī)械密封失效。圖1為f_D/d和a/d關(guān)系圖，從曲線趨勢得出一個(gè)結(jié)果：機(jī)架支承最優(yōu)間距約為2～5倍的攪拌軸直徑。

曲線1：σb=800kgf/cm²。

曲線2：σb=400kgf/cm²。

曲線3：σb=200kgf/cm²。

a——兩支承點(diǎn)間的距離。

b——支承點(diǎn)到機(jī)械密封的距離。

d——攪拌軸直徑。

l——支承點(diǎn)到攪拌軸底的距離。

f_D機(jī)械密封處的擺幅。

（3）確認(rèn)軸承座距輸出法蘭的高度。對于單、雙支點(diǎn)機(jī)架軸承座高度宜參考機(jī)械密封的型號和廠家選型手冊，軸承座高度要保證機(jī)械密封有合理的安裝空間，且軸承座與機(jī)械密封端部的間距預(yù)留30mm～50mm空間。

（4）確認(rèn)機(jī)架輸出端尺寸。輸出端法蘭與封頭接緣過渡配合，輸出端法蘭在保證機(jī)封安裝的同時(shí)，還要盡量減少封頭的占用空間，給管口留置足夠的空間。

（5）確認(rèn)機(jī)架高度和外徑。兩支承間距與軸承座與機(jī)械密封端部的間距之和，得到高度數(shù)值，并對該值做參數(shù)圓整，便得到機(jī)架的高度。通過機(jī)械密封最外圓直徑，確認(rèn)機(jī)架的最小內(nèi)徑。確定了高度和外徑，就確定了機(jī)架外形尺寸。

（6）機(jī)架應(yīng)保證減速機(jī)的輸出軸與攪拌軸對中，同時(shí)還應(yīng)與軸封裝置對中。

（7）用于制藥行業(yè)的攪拌設(shè)備，機(jī)架材質(zhì)宜優(yōu)先使用不銹鋼材質(zhì)，低合鋼材質(zhì)在使用的過程容易銹蝕，不符合制藥區(qū)間潔凈要求。

3結(jié)論

攪拌設(shè)備是化工制藥行業(yè)的重要單元，通過非標(biāo)機(jī)架的合理科學(xué)設(shè)計(jì)，能更好優(yōu)化提升攪拌系統(tǒng)綜合性能，減少擺動(dòng)量，延長機(jī)械密封壽命。