Условие обеспечения работоспособности аппарата

Аппараты химического производства работают в сложных условиях, подвергаются действию высоких температур, что в присутствии кислорода приводит к коррозии, содержат ядовитые горючие и взрывоопасные вещества, поэтому при расчете аппаратов химического производства применяют запасы прочности более высокие, чем обычно принято в машиностроении, а также эти аппараты должны соответствовать следующим требованиям:

1. должны соответствовать прочностным требованиям при нагружении корпуса аппарата внутренним давлением газообразной или жидкой среды — должны выдерживать высокие давления;

2. соответствовать условиям герметичности, что реализуется геометрической формой оболочек корпуса аппарата при нагружении внешним давлением;

3. соответствовать требованиям коррозионной стойкости материалов деталей корпуса, находящихся в контакте с агрессивными средами;

4. материалы корпуса должны соответствовать теплостойкости при наличии повышенной температуры в аппарате;

5. должны соответствовать требованиям герметичности разъемных и неразъемных соединений деталей корпуса (фланцевых и сварных), что достигается благодаря высокому качеству сварных швов, уменьшению числа разъемных соединений и увеличению плотности подвижных соединений.

Расчетный срок службы аппаратов — 10-12 лет. Долговечность и надежность аппаратов возрастает за счет использования материалов, устойчивых к коррозии, действию высоких температур и за счет контроля за состоянием стенок аппарата, сварных швов и антикоррозийных покрытий.

Требования к химическому оборудованию (конструированию, изготовлению аппаратов, конструкционным материалам) регламентируется нормативными документами, основные из которых следующие:

• Правила Гостехнадзора по устройству и безопасности эксплуатации сосудов, работающих под давлением

• ГОСТ 26-291-71

• Правила техники безопасности для проектирования и эксплуатации взрыво- и пожароопасных производств в химической и нефтехимической промышленности.

Кинематический расчет привода

Исходные данные:

Рабочая мощность P_p = 1,8 кВт

Рабочая частота вращения вала мешалки n_p­ = 120 об/мин

_­­2.1. Определение общего КПД привода.

КПД зубчатой передачи (коническими колесами) в закрытом корпусе ­_кон­­= 0,96

(источник №1, стр. 5, табл. 1.1.)

КПД клиноременной передачи ­_{кл/р­­­} = 0,96

(источник №1, стр. 5, табл. 1.1.)

КПД подшипников _{подш­­­}= 0,99

(источник №1, стр. 5, табл. 1.1.)

Общий КПД привода:

_общ =­_кон­­·­_кл/р­·_­­_подш²= 0,96·0,96·0,99² = 0,903

2.2. Определение требуемой мощности электродвигателя.

Расчет требуемой мощности проведем по формуле

P_треб­ = Р­_р,/_общ­= 1,8/0,903 = 1,99 кВт

­­­­­­­­­­­­­­­­­­­2.3. Выбор типа электродвигателя.

Для данной установки, используя рассчитанное выше значение требуемой мощности, выберем электродвигатель 4А90L4 (источник №1, стр. 390, табл. П1)

Рабочая мощность P_эд = 2,2 кВт

(источник №1, стр. 390, табл. П1)

Синхронная частота n_эд^с= 1500 об/мин

(источник №1, стр. 390, табл. П1)

Коэффициент скольжения s = 5,1%

(источник №1, стр. 390, табл. П1)

_­2.4. Определение номинальной частоты вращения электродвигателя.

n_эд= n_эд ^с·(1-s) = 1500·(1-0,051) = 1424 об/мин

2.5. Определение передаточного отношения привода и его ступеней

2.5.1. Определение общего передаточного отношения привода.

i_общ= n_эд./ n_p= 1424/120=11,9

2.5.2. Разбивка общего передаточного отношения по ступеням.

i_кон= 4,00 - выбрано в соответствии со стандартным рядом (источник №1, стр. 49)

i­_кл/р= i_общ/i_кон= 11,9/4,00=3,00 < 4

2.6. Определение силовых и кинематических параметров привода

2.6.1. Определение параметров вала электродвигателя.

n_эд= 1424 об/мин

P_треб­ = 1,99 кВт

Рассчитаем вращающий момент на валу электродвигателя:

М_эд = 9550·P_треб/n_эд = 9550·1,99/1424 = 13,35 кН·м

2.6.2. Определение параметров ведущего вала редуктора

P₁ = P_треб∙_кл/р∙­_подш=1,99·0,96·0,99=1,89 кВт

n₁= n_эд /i_кл/р= 1424/3,00=475 об/мин

M₁ = 9550·P₁/n₁= 9550·1,89/475= 38 кН·м

2.6.2. Определение параметров ведомого вала редуктора.

P₂= P₁·­_кон·_подш=1,89·0,96·0,99=1,8 кВт

n₂= n_1/i_кон=475/4,00=119 об/мин

M₂ = 9550·P₂/n₂= 9550·1,8/119= 144,45 кН·м

Расчет клиноременной передачи

Исходные данные.

Передаточное отношение для клиноременной передачи i­_кл/р= 3,00

Требуемая мощность электродвигателя, P_треб= 1,99кВт

Номинальная частота вращения электродвигателя, n_эд= 1424 об/мин

3.1. Подбор типа ремня.

Выполним подбор требуемого ремня по номограмме (источник №1, стр.134). Видно, что при таких технических запросах следует выбирать ремень из зоны А.

3.2. Определение диаметра шкивов.

d₁ =3 - 4³√М_эд = 72 - 95 мм

Уточнив диаметр по ГОСТ 17383-73 (источник№1, стр. 120), получаем: d₁= 90 мм

Относительное скольжение ремня берем = 0,01 как для передачи с регулируемым натяжением ремня (источник№1, стр. 120)

d₂=d₁·i_кл/р(1-) = 90·3,00(1-0,01) = 268 мм

Уточнив диаметр по ГОСТ 17383-73 (источник№1, стр. 120), получаем: d₂= 280 мм

3.3. Уточнение передаточного отношения для клиноременной передачи.

i_кл/р =d_2ГОСТ/(d_1ГОСТ(1-)) = 280/(90(1-0,01)) = 3,08

∆ = 2,7%<3% - разница передаточных отношений в установленных пределах

3.4. Определение межосевого расстояния.

T₀=8 мм для типа ремня А.

Тогда минимальное межосевое расстояние определим по формуле:

a_min= 0,55(d₁+d₂)+T₀ = 0,55·(90+280)+8 = 211,5 мм

Максимальное межосевое расстояние:

a_max= 2(d₁+d₂)= 2(90+280) = 740 мм

Принимаем предварительно близкое значение а = 475 мм.

3.5. Определение длины ремня.

Определение длины ремня проведем по формуле (7.7), источник №1, стр.120

L_р= 2a+ 0,5(d₁+d₂) += 2·475 + 0,5(90+280) +(280-90)²/(4*475) = 1550 мм

Согласно ГОСТ 1284-80, длину ремня можно принять равнойL_p = 1600 мм.

3.6. Уточнение межосевого расстояния.

Теперь уточним межосевое расстояние для выбранной выше длины ремня по формуле (7.27) источник №1, стр. 130.

­3.7. Определение угла обхвата.

Определим угол обхвата по формуле (7.28) источник №1, стр. 130

180–57(280-90)/500 = 159⁰

3.8. Определение числа ремней.

Число ремней определим по формуле (7.29) источник №1, стр.135.

z= (P_требC_P)/(P₀C_LC_C_z) = (1.99·1,2)/(1,5·1,01·0,95·0,95) = 3

Число ремней следует округлять в большую сторону, так как это требуется для запаса прочности. Требуется 3 ремня.

Ср = 1,2 (источник №1, стр. 136, табл. 7.10) - коэффициент режима работы, учитывая условия эксплуатации.

С_L= 1,01 по ГОСТу 12843-80 (источник №1, стр. 135, табл. 7.9) - коэффициент, учитывающий влияние длины ремня.

С_α= 0,95 (источник №1, стр. 135) - коэффициент, учитывающий влияние угла обхвата.

С_ż= 0,95 (источник №1, стр. 135) - коэффициент, учитывающий число ремней в передаче.

Ро = 0,94 кВт (источник №1, стр. 132, табл. 7.8) - мощность, допускаемая для передачи одним ремнем.