淺談立式攪拌釜不銹鋼機架結構設計

孫羽

摘要：機架是機械攪拌系統的重要組成部分，合理科學的機架結構設計能有效的控制攪拌器的擺動量，延長機械密封的使用壽命，減少機架占用封頭的面積，降低反應釜對廠房高度要求等。

關鍵詞：機架設計；單支點機架；不銹鋼

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

機架的主要用途是用于減速機與封頭之間的的連接支承。機架可分為無支點機架、單支點機架、雙支點機架。標準機架的生產制造由低合金鋼鑄造，工藝制作粗糙，高能耗，高污染，且標準機架輸出輸入端尺寸大小、機架高度、單支點機架軸封到封頭接緣距離等尺寸都是確定值，而攪拌設備廠地高度，使用環境，供應商機械密封尺寸、攪拌物料、攪拌結構形式等都不是固定的，所以標準化機架在許多情況下不符合攪拌設備實際工況要求，或者說沒有發揮攪拌設備的最優性能，影響了設備的壽命。行業設備的日益高端化，要求攪拌設備運行更加平穩，節能降耗是攪拌設備的發展方向之一。機架的設計與選用是攪拌設備平穩運行關鍵因素之一，機架的合理設計能優化攪拌設備運行，協調減速機、罐體、攪拌器、機械密封、廠房等之間關系，使攪拌設備運行更加平穩、高效、節能。

機架設計主要從兩個方面著手：首先選擇合理的機架類型，再結合攪拌軸徑、轉速、機械密封高度等，根據設計要點確認機架的結構與尺寸。

1機架類型

無支點機架本身無支承點，攪拌軸系以減速機輸出軸的支點作為支承，適用于軸向力較小，攪拌負載均勻的場合。

單支點機架設有能承受雙載荷的支承，軸向載荷全部卸到機架支承上，能保證減速機的傳動質量，適用于負載均勻、中等沖擊條件下的攪拌作業。單支點機架是最為廣泛使用的機架之一。

雙支點機架中間設有兩個獨立支承，適用于重沖擊負載或對攪拌密封裝置有較高要求的特殊場合。

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

2機架設計要點

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

（2）確認支承間距值。機架設計宜使攪拌軸有足夠的支承間距，控制攪拌軸對撓度的要求，保證操作時攪拌軸端的偏擺量不大，并保證擺動量在密封允許的范圍之內，一般填料密封控制在0.08mm～0.18mm，機械密封控制0.04mm～0.08mm，機械密封不同品牌對擺動量要求不同，通常機械密封精度越加，其允許的擺動量越小，如國外品牌約翰克蘭機械密封，加工精度高，機械密封常不帶軸承，如果機架又不合理，很容易因為攪拌軸擺動量超過其允許范圍而造成機械密封失效。圖1為f_D/d和a/d關系圖，從曲線趨勢得出一個結果：機架支承最優間距約為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——兩支承點間的距離。

b——支承點到機械密封的距離。

d——攪拌軸直徑。

l——支承點到攪拌軸底的距離。

f_D機械密封處的擺幅。

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

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

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

（6）機架應保證減速機的輸出軸與攪拌軸對中，同時還應與軸封裝置對中。

（7）用于制藥行業的攪拌設備，機架材質宜優先使用不銹鋼材質，低合鋼材質在使用的過程容易銹蝕，不符合制藥區間潔凈要求。

3結論

攪拌設備是化工制藥行業的重要單元，通過非標機架的合理科學設計，能更好優化提升攪拌系統綜合性能，減少擺動量，延長機械密封壽命。