浅谈立式搅拌釜不锈钢机架结构设计

孙羽

摘要：机架是机械搅拌系统的重要组成部分，合理科学的机架结构设计能有效的控制搅拌器的摆动量，延长机械密封的使用寿命，减少机架占用封头的面积，降低反应釜对厂房高度要求等。

关键词：机架设计；单支点机架；不锈钢

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

机架的主要用途是用于减速机与封头之间的的连接支承。机架可分为无支点机架、单支点机架、双支点机架。标准机架的生产制造由低合金钢铸造，工艺制作粗糙，高能耗，高污染，且标准机架输出输入端尺寸大小、机架高度、单支点机架轴封到封头接緣距离等尺寸都是确定值，而搅拌设备厂地高度，使用环境，供应商机械密封尺寸、搅拌物料、搅拌结构形式等都不是固定的，所以标准化机架在许多情况下不符合搅拌设备实际工况要求，或者说没有发挥搅拌设备的最优性能，影响了设备的寿命。行业设备的日益高端化，要求搅拌设备运行更加平稳，节能降耗是搅拌设备的发展方向之一。机架的设计与选用是搅拌设备平稳运行关键因素之一，机架的合理设计能优化搅拌设备运行，协调减速机、罐体、搅拌器、机械密封、厂房等之间关系，使搅拌设备运行更加平稳、高效、节能。

机架设计主要从两个方面着手：首先选择合理的机架类型，再结合搅拌轴径、转速、机械密封高度等，根据设计要点确认机架的结构与尺寸。

1机架类型

无支点机架本身无支承点，搅拌轴系以减速机输出轴的支点作为支承，适用于轴向力较小，搅拌负载均匀的场合。

单支点机架设有能承受双载荷的支承，轴向载荷全部卸到机架支承上，能保证减速机的传动质量，适用于负载均匀、中等冲击条件下的搅拌作业。单支点机架是最为广泛使用的机架之一。

双支点机架中间设有两个独立支承，适用于重冲击负载或对搅拌密封装置有较高要求的特殊场合。

不同类型的机架，载荷能力不同，双支点>单支点>无支点。机架类型可依据径向载荷的大小，但不是绝对的，有搅拌系统的径向、轴向载荷很大，却选择无支点机架的情况，如制药行业过滤洗涤干燥机机架。选择机架类型在考载荷的同时，也要具体问题，具体分析。

2机架设计要点

（1）确认输入端尺寸。机架输入端的尺寸与所选减速机输出端尺寸相匹配，并符合装配公差，机架与减速机之间不设置过渡盘，简化机架设计，减轻机架重量，减少加工制作程序。

（2）确认支承间距值。机架设计宜使搅拌轴有足够的支承间距，控制搅拌轴对挠度的要求，保证操作时搅拌轴端的偏摆量不大，并保证摆动量在密封允许的范围之内，一般填料密封控制在0.08mm～0.18mm，机械密封控制0.04mm～0.08mm，机械密封不同品牌对摆动量要求不同，通常机械密封精度越加，其允许的摆动量越小，如国外品牌约翰克兰机械密封，加工精度高，机械密封常不带轴承，如果机架又不合理，很容易因为搅拌轴摆动量超过其允许范围而造成机械密封失效。图1为f_D/d和a/d关系图，从曲线趋势得出一个结果：机架支承最优间距约为2～5倍的搅拌轴直径。

曲线1：σb=800kgf/cm²。

曲线2：σb=400kgf/cm²。

曲线3：σb=200kgf/cm²。

a——两支承点间的距离。

b——支承点到机械密封的距离。

d——搅拌轴直径。

l——支承点到搅拌轴底的距离。

f_D机械密封处的摆幅。

（3）确认轴承座距输出法兰的高度。对于单、双支点机架轴承座高度宜参考机械密封的型号和厂家选型手册，轴承座高度要保证机械密封有合理的安装空间，且轴承座与机械密封端部的间距预留30mm～50mm空间。

（4）确认机架输出端尺寸。输出端法兰与封头接缘过渡配合，输出端法兰在保证机封安装的同时，还要尽量减少封头的占用空间，给管口留置足够的空间。

（5）确认机架高度和外径。两支承间距与轴承座与机械密封端部的间距之和，得到高度数值，并对该值做参数圆整，便得到机架的高度。通过机械密封最外圆直径，确认机架的最小内径。确定了高度和外径，就确定了机架外形尺寸。

（6）机架应保证减速机的输出轴与搅拌轴对中，同时还应与轴封装置对中。

（7）用于制药行业的搅拌设备，机架材质宜优先使用不锈钢材质，低合钢材质在使用的过程容易锈蚀，不符合制药区间洁净要求。

3结论

搅拌设备是化工制药行业的重要单元，通过非标机架的合理科学设计，能更好优化提升搅拌系统综合性能，减少摆动量，延长机械密封寿命。