支点，整体看来属于多支点支承。对于多支点支承，
图１无支点支架
图２单支点支架
图３双支点支架
１．２几种常用支承结构的搅拌轴悬臂稳定性问题 以往设计搅拌设备，为了保持搅拌轴悬臂的稳定 性，习惯要求满足下列两个经验公式
￡≤（４～５）ａ
据的。通常我们所说的搅拌轴悬臂的稳定性好坏，主 要是看轴的偏摆及轴的挠度的大小。同时偏摆及挠 度对搅拌轴的使用寿命也有很大影响，特别是采用轴
，２＝笫…１）
式中：Ｅ——轴的弹性模量，Ｅ＝２．０×１０９Ｎ／ｍ２ ，——轴惯性矩，，＝ｎｄ４／６４
减小搅拌轴的轴端挠度，使之符合设计要求
万方数据
搅拌装置运转时往往有振动，这种振动除与搅拌
第１期
曹晓玲：搅拌设备设计的几点体会
４１
器本身的形状、尺寸、变形有关外，还与反应釜的形 状、尺寸、釜内各种装置及釜内液体的运动有关，其中 关系最大的是搅拌器的桨叶和液体介质之间的相对 运动产生的涡流。由涡流而产生的流体力便成了周 期性的外力。这个外力能引起搅拌器的振动或共振。 为了减轻搅拌器的振动，这时就可以在搅拌轴上设置 稳定器。稳定器和周围的液体共同旋转而几乎不消 耗搅拌功率，但能在搅拌器易振动的方向起到足够的 阻尼作用，阻止其晃动，即形成与搅拌器水平力反方 向的阻尼力，抵消了部分水平力，从而减小轴端的实 际挠度，使之在设计允许范围以内。 ３．１．２设置稳定器，可以提高搅拌轴临界转速。 一般搅拌轴为刚性轴，按规定ｎ应小于０．７倍临 界转速ｎｋ，即ｎ／ｎｋ≤０．７。当计算的临界转速，使ｎ／ ｎｋ＞ｏ．７时，就有共振危险，不能应用，必须提高临界 转速。临界转速是与１／ｖ１／２成正比【２１，越小临界转速 越高。因此要提高ｎｋ，须减小挠度ｖ。设置稳定器就 是很好的方法，可使ｒＩ／ｎｋ提高到０．７５—０．８ｌ ４Ｉ。 ３．２稳定器的结构形式 稳定器的基本形式有稳定筒和稳定板两种，选用 时要根据搅拌器的不同结构来定。 ３．２．１稳定筒适用于桨式和涡轮式搅拌器 稳定筒形状为空心圆筒，安装于搅拌桨下，与搅 拌桨相连接。在可能情况下，宜尽量采用稳定筒，因 其摆动时迎液面积较大，即阻尼较大，且位于轴端下， ｒ
支承…
参照ＨＧ／Ｔ２０５６９—９４中分析，轴承安放位置随 搅拌容器操作条件及搅拌器型式不同而常用下列
几种：
ａ．当减速机中的轴承能够承受容器内压力作用 在轴截面上的推力和搅拌器运转时所产生的轴向液 流的反作用时，则可选用无支点机座来支承，只在轴
收稿日期：２００４一１２—２７
作者简介：曹晓玲（１９７１．１ ２～），女，１９９４年毕业于南京化工学院化工机械与设备专业，工程师，主要从事设备设计Ｊ：作、、联系电话：０２５
表２综合技术经济指标
工作时填料塔内一般温度在３０℃左右，最高可 达５０℃，温度对吸收效率没有太大影响。引风机的 噪音污染问题在工艺设计时必须同步考虑，特别是环 境对噪音污染控制有要求的场所。 从设备运行使用ｌａ多的实际效果看，除了水泵 维修外，没有出现过其它问题，装置完全可以满足环 保监测要求，消除了“黄龙”现象，净化后的尾气中 ＮＯ。的浓度可控制在２００×１０“左右，基本做到吸收 液封闭运行，降低了运行成本，同时，采取了降噪措施 使设备噪音得到有效控制。
、＼
三
０ ０１
５
两者的合成 曲线１．５ ｂ＝８００Ｋｇｆ／ｃｍ２
Ｏ．０１ ０
曲线２．６ ｂ＝４００Ｋｑｆ／ｃｍ２ 曲线３．６ ｅ＝２。ＯＫｑｆ／ｃｍ２ ６。轴外缘的弯曲应力
（ｆ Ｄ／ｄ）使用
Ｏ ００５
Ｏ
。／ｄ
１ ５
万方数据
图４
ｆＤ／ｄ和ａ／ｄ的关系
化工设计通讯
线表明，若要控制轴在密封部位的摆幅ｆｎ为最小的 话，则ａ／ｄ值过大或过小，对搅拌轴悬臂的稳定性都 是不利的。 如设计是口、ｄ、Ｚ不能满足上述要求时，轴运转 时较易达到临界转速，振幅就会增大，造成轴承过 载，寿命缩短，破坏轴的密封，所以此时必须改进设 计，增加轴承间的距离、加大轴径或减少悬臂端长度， 同时也可以在结构上考虑采取一些稳定措施。
ｒ
１
效果较好。见图６所示。
图６桨式或涡轮式搅拌器的稳定筒
３．２．２稳定板适用于多种形式搅拌器，它的安装方 位和选用数量也不一样 ａ．稳定板可以设置在搅拌器下面，其结构见图７。
图７搅拌器下设置的稳定板
ｂ．稳定板也可以设置在位于容器内液体高度中 间的搅拌器轴上面，稳定板的数量随搅拌器形式的 不同而异。 （１）对于涡轮式搅拌器，在搅拌轴上呈放射状设 置４块稳定板，其结构图８所示。 （２）对于桨式搅拌器，在搅拌轴上设置与搅拌桨 垂直的２块稳定板，其结构图９所示。 （３）对于锚式搅拌器，不论桨叶截面形状如何， 在搅拌轴上设置与搅拌桨垂直的２块稳定板，其结构 图１０所示。
中图分类号：ＴＱ０２７．２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００３—６４９０（２００５）０１—００３８—０５
近几年在硝基苯、对邻硝、问苯二酚等工程中，多 次设计了钢制搅拌反应釜，对搅拌轴支承点的个数、 位置以及搅拌轴的稳定性有了较深刻的认识，又查阅 了近期的国内外期刊资料，体会到国内一些设计参考 书中，有一些经验公式缺乏可靠的实验数据，还有一些 搅拌设备结构上的成熟经验未能在设计中应用。现在 将这些问题归纳总结，以供其他同志设计时参考。
（１）
封装置时，还与轴封的性能直接有关。因此在设计中 要尽量减少轴端部位的挠度，对轴封部位的偏摆量必
式中：Ｌ为悬臂轴长度，ａ为两轴承间距
Ｌ≤（４０～５０）ｄ （２）
须控制在容许的范围内，一般采用填料箱的场合应控 制在Ｏ．０８～Ｏ．１３ｍｍ左右，机械密封Ｏ．０４～Ｏ．０８ｍｍ 以内。轴的偏摆量除了与轴本身及轴支承系统的加 工装配精度有关外，还受搅拌器叶轮重量产生的径向 载荷、流体不平衡载荷及轴的自重、叶轮的不平衡量， 轴与轴承间的间隙等因素作用下轴挠度大小的影响， 国外曾做过搅拌轴偏摆的实验心Ｊ。用图４的实验曲
８５３１５４１４—０１７６１ 万方数据
第ｌ期
曹晓玲：搅拌设备设计的几点体会
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器，如图３所示。这种结构减速机输出轴上的滚动轴 承可视作一个支点，机座上的两个滚动轴承是两个
对中困难，安装不好会产生偏心，加剧轴承的磨损和 产生震动。所以在双支点支承能够满足搅拌轴运转 的稳定性时，应尽量避免选用多支点支承。
１
轴的支承条件
搅拌轴一般用滚动轴承或滑动轴承作为铰座来
的滚动轴承来承受上述部分的轴向力。这种结构要 求搅拌轴与减速机输出轴的联接支承，一个支点为减 速机输出轴上的滚动轴承，另一个支点为支座上的滚 动轴承。 ｃ．当减速机中的轴承远远不能承受容器内压力 作用在轴截面上的推力和搅拌器运转时所产生的轴 向液流的反作用时，亦可选用双支点机座，即由机座 上两个支点的滚动轴承来承受上述全部的轴向力。 这时搅拌轴与减速机输出轴的联接须采用弹性联轴
封处设置一个滑动轴承来控制轴的横向摆动。这种 结构在机座上不设支点，搅拌轴与减速机输出轴的联 接须采用刚性联轴器，如图ｌ所示，，这种结构是双支 点支承，一个支点为减速机输出轴上的滚动轴承，另 一个支点为轴封处的滑动轴承。 ｂ．当减速机中的轴承不能完全承受容器内压力 作用在轴截面上的推力和搅拌器运转时所产生的轴 向液流的反作用时，则可选用单支点机座，由该支点
ｄ为搅拌轴直径 按照式（１）条件可知，只要增大两轴承的间距， 搅拌轴的稳定性就越好，允许悬臂长度就越长。于 是，很多人会认为选用无支点机座支承比单支点机座 支承对搅拌轴悬臂的稳定性有利，因为前者轴承问距 比后者大。实践证明这两个经验公式是没有科学根
０
０２０
仅是轴转动时的振幅 由于轴承与轴之间的间隙．使 轴转动时产生的振幅
第３ｌ卷
Ｆ，——搅拌桨受到的径向力为流体动力形成的
径向力与搅拌器重量偏移产生的离心力之和。
总偏摆量为厂：＾＋止：詈（号＋１）＋篙（Ⅱ＋１） 对上式微分可得：／＝一差＋篙，令该式等于
零，便可得，值为最小的最佳轴承距离表达式：ｎ叩＝
｜３Ｅｌｓ
～Ｆ，ｔ
（３）
式中：口。——最佳轴承距离
２
轴承间最佳距离的确定
３
结
语
实践证明，酸性尿素溶液还原ＮＯ。尾气技术具 有相当的优越性。该工具具有工艺流程简单、运行稳 定、操作方便且弹性大、能与生产装置同步开车、投资 省、净化效果好、无二次污染等特点。废气处理系统 与传统处理方法相比具有操作与管理简便，占地面积 小等优点，可广泛应用于化工、轻工、印染、医药、钢 铁、机械、电子、仪表、电镀等工业部门生产过程中排 放的多种酸雾废气以及硫氧化物（ｓＯ。）、氮氧化物 （ＮＯ，）、碳氧化物（ｃＯ、ｃ０２）、氰化物（ＨｃＮ）等酸性气
图５悬臂搅拌轴的计算图
３ 由轴承径向间隙引起的轴端偏摆量［３］为：
搅拌轴的稳定器
搅拌轴上设置稳定器，在我厂的设备设计中尚未采
厂・＝詈（号＋１）
由弹性变形产生的轴端偏摆量为：
用。从近几年的资料中可以看出，国外引进的装置以及 大设计院的设计中，已经较多地使用并且效果显著。 ３．１稳定器的作用主要有两种
３．１．１
第３１卷第ｌ期 ２００５年３月
化工设计通讯
Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
Ｖ０１．３１
Ｎｏ．１
Ｄｅｓ喑ｎ
ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ
Ｍａｒ．２００５
曹晓玲
中石化南京化工厂南京凯特化工工程设计院，南京２１００３８）
摘要：从搅拌轴的支承条件、轴承间最佳距离的确定以及搅拌轴的稳定器等几 个方面讨论，分析了其对搅拌设备设计的影响，并提出了相应的措施和方法。 关键词：搅拌设备；轴；支承；稳定性；距离
搅拌轴悬臂长度往往是确定的，而合理布置轴承间 距，可以使轴悬臂端的偏摆量减至最小，起到增加轴 的稳定性和改善传动机构工作性能的作用，因此有必 要对搅拌轴轴承间距作优化设计。 图５为立式悬臂搅拌轴的计算图，图上有两个轴 承，上轴承承受轴向力和径向力，下轴承只承受径向 力。假设：（１）搅拌器的支架是刚性的；（２）轴承是刚 性的，其径向间隙为ｓ；（３）忽略剪切引起的挠度。那 么悬臂轴端点的偏摆量取决于轴承径向间隙和轴的 弹性变形量。