Техническое задание.

1. Тип аппарата ВКЭ

2. Номинальный объем, V 2,5м³

3. Внутренний диаметр аппарата, D_a 1400мм.

4. Площадь поверхностного обогрева аппарата, F

5. Избыточное давление в аппарате, P_изб. 0,6 МПа

6. Остаточное давление в аппарате, Р_ост. 0,01 МПа

7. Избыточное давление в рубашке, Р_руб. 0,7 МПа

8. Мощность привода на валу мешалки, N 2,5 кВт

9. Частота вращения мешалки, n 250^об./_мин.

10. Тип днища аппарата Коническое

11. Тип крышки аппарата Эллиптическая

12. Тип мешалки Трехлопастная

13. Среда Вода

14. Плотность среды,  1000^кг./_м³

15. Температура среды, t 100С

Iраздел. Определение размеров аппарата с приводом.

1. Определение размеров аппарата без привода.

1.1.1 Определение высоты цилиндрической части аппарата.

= = 1.367м.

= 0.76м³;

= 0.7676м³

1.1.2 Определение высоты обечайки.

1.1.3 Определение высоты крышки и днища.

H_кр. = = = 450мм.

Н_днища = = = 900мм.

1.1.4 Определение диаметра рубашки.

D_руб. = Da + 100 = 1400 + 100 = 1500мм.

1.1.5 Определение высоты цилиндрической части рубашки.

1.2 Определение габаритов привода и мотор – редуктора.

1.2.1 Определение крутящего момента на валу.

Мкр. = .

Мкр. =

1.2.2 Определение типа и габаритов стойки мотор – редуктора.

Стойка выбирается по ОСТ 26 01 10979 в соответствии с частотой вращения мешалки, потребляемой мощностью и рабочим давлением в корпусе аппарата, которое через вал мешалки нагружают подшипники привода сжимающей силой.

По таблице выбираем мотор – редуктор МПО1 – 10, тип 1 , исполнение 2.

Одновременно установим тип уплотнения для вала мешалки.

Уплотнение – сальниковое.

В соответствии с таблицей определяем габариты стойки мотор – редуктора:

Н = 1235 мм- высота стойки.

l = 690мм- расстояние между подшипниковыми опорами.

D₁ =540 мм- наибольший диаметр стойки.

d = 50мм - диаметр вала внутри стойки.

В соответствии с таблицей определяем габариты мотор – редуктора:

D =330мм - диаметр мотор – редуктора.

L_max =840мм - высота мотор – редуктора.

L_min = 630мм- высота мотор – редуктора (на стойке).

d = 50мм- диаметр вала внутри мотор – редуктора.

1.2.3 Определение расстояния между подшипниковыми опорами. Определение расстояния от верхней опоры до центра масс мешалки.

В соответствии с таблицей расстояние между подшипниковыми опорами равно l = 690мм.

L = H_цил + Н_кр. + l + h – h_m – H₁ = 1400 + 900 + 690 + 720 – (0.010/06)d_m – 600 = 3500мм.

1.3 Выбор масштаба чертежа общего вида.

Масштаб определяем, зная общую высоту аппарата и диаметр рубашки.

Напп. = Нцил. + Нкр. + Ндн. + Нст. + Нм.р.

Напп. = 1400 + 450 + 900 +1235 +630 =4615 .

Напп. + Dруб. = 1900 +4615 = 6515мм

Размер формата чертежа А1 по ГОСТ 2.301 – 68 равен 594х841.

Масштаб 1 : 5 – не удовлетворяет формату.

Масштаб 1 : 10 – удовлетворяет формату.

II раздел. Расчет аппарата на прочность

2.1 Расчет элементов корпуса.

2.1.1 Расчетное давление.

а) Расчетное внутреннее давление.

Рр.в. = Ризб. = 0.6Мпа.

Расчет на прочность стенок рубашки.

Рр.в.1 = Рруб. = 0.7Мпа.

б) Расчетное наружное давление.

1) Для элементов корпуса без рубашки.

Рр.н. = Ра – Ро = 10⁵ – 0.210⁵ = 0.09Мпа.

2) Для элементов корпуса, находящегося под рубашкой.

Рр.н. = Ра – Ро + Рруб. = 10⁵ – 0.210⁵ + 1.010⁶ = 0.79МПа.

2.1.2 Расчетная температура.

t_p = t_ж. = 100С.

2.1.3 Коэффициент прочности.

Выбирается в зависимости от вида сварки и типа сварного соединения.

Выбираем  = 0.7 – автоматическая сварка, сплошной провар, односторонний шов.

2.1.4 Прибавка для компенсации коррозии.

C_k = ПТа = 1мм.

2.2 Расчет толщины стенки аппарата, нагруженного внутренним давлением.

2.2.1 Расчет цилиндрической обечайки.

+ Po + Pk 6мм.

[Р]в = = 0.58Мпа.

Рр.в. < [Р]в (0.58<0.7)

Условие прочности выполняется.

2.2.2 Расчет эллиптической крышки.

+ Ск + Со =  6мм. (с учетом округления).

[Р]в = = 0.58Мпа.

Рр.в. < [Р]в (0.58<0.7)

Условие прочности выполняется.

2.3 Расчет толщины стенки аппарата, нагруженного внешним давлением.

Тонкостенные оболочки под действием наружного давления могут потерять первоначальную форму и деформироваться раньше, чем напряжения сжатия достигнут разрушающей величины. Давление, при котором оболочка начнет деформироваться – называется критическим. Расчет толщины стенки в этом случае проводят с обеспечением достаточной жесткости оболочки. При расчетах рекомендуется принять коэффициент запаса прочности равным 2.4.

2.3.1 Расчет цилиндрической обечайки нагруженной внешним давлением

Sц1 = К₂Da10^-2 + Со + Ск  10мм (с учетом округления).

Sц2 =  6мм.

К₁ = 3.95

К₃ = 1.1

Sц = 10 – наибольшее.

[P_H] = = 1.13 > 1.09

[P]p =

[P]_E = = 1.3МПа

Условие прочности выполняется.

2.3.2 Расчет Конического днища.

Sкон. днища1 = К₂Da10^-2 + Со + Ск.  10мм.

Sкон. днища2 = + Со + Ск.  6мм

К₃ =

К₁ = 3.9

К₂ = 0.7

Sкон. днища принимаем 10мм.

[P_H] = = 0.95 < 1.08

[P]p =

[P]_E = = 1.3МПа

Принимаем Sкон. днища за 10мм.

2.4 Расчет толщины стенки рубашки.

2.4.1 Цилиндрическая часть рубашки.

Sруб. =  8мм. (с учетом округления).

[P]_руб.ц. = = 0.9Мпа.> 0.7МПа

2.4.2 Коническое днище рубашки.

Sдн.руб. =  6.

[P]_руб.ц. = = 1.123Мпа.> 0.7МПа

Условие выполняется.

Резина.

R_П = 0.041мН

Qq = 0.9971мН.

Qt = 0.0710мН.

Р_Б1 = 0.2741мН.

Р_Б2 = 1.1128мН.

Р_Б3 = 0.9971+ 0.0410 + 0.071 = 1.1091мН.

экв. =

2.5 Расчет фланцевых соединений.

2.5.1 Расчетная температура фланцев и болтов.

T_ф = t_p = 100C

T_б = 0.95t_p = 0.95100C = 95C.

2.5.2 Проверка металлической прокладки на прочность.

q_p =

q_p = = 16.24

q_доп. = 20 (резина).

q_p < q_доп.

III раздел. Расчет элементов механического перемешивающего устройства.

3.1 Выбор расчетной схемы и приближенное вычисление диаметра вала мешалки от действия крутящего момента.

= = 0.197 > 0.1

d_в =

3.2 Расчет вала на виброустойчивость.

  0.7₀₁.

₀₁ = = 5.61 рад/с.

I =

ē₁ = 0.803

m_в =

m =

ω₀₁ =

Условие не выполняется.

I =

ē₁ = 0.803

m_в =

m =

ω₀₁ = 0.71 = 13.65  13.61(м)

Условие прочности выполняется.

3.3 Проверка вала мешалки из условия совместного действия изгиба с кручением по энергетической теории прочности.

экв. =  

 = = 2.44Мпа

 = = 3.9510^-3.

Рц. = m_пр.²r

m_пр. = m + qm_вL

q = 0.21

m_пр. = 75 + 0.2139.463.5 = 104кг.

r =

Рц = 10413.61²0.0325 = 626.085 Н

Мu = 626.085Нl₁ = 1.76кН.

 = Мпа

экв. = = 44.76МПа  139 МПа

3.4 Выбор муфты и расчет шпоночного соединения муфты.

3.4.1 Проверка муфты на нагрузочную способность.

Мр.м. =

Мр.м. = .

3.4.2 Расчет шпоночного соединения муфты.

см. =

l_шп. = 94мм.

b = 22

h = 14

t = 9

см. =

 = (1416)10⁷ > 3.0810⁷ Па.

Условие прочности шпонки на срез :

3.5 Расчет шпоночного соединения ступицы мешалки.

3.5.1 Расчет шпоночного соединения ступицы.

=1.8810⁷Па  150МПа.

ср. =

3.5.2 Проверка прочности лопастей мешалки на изгиб и кручение.

Проверочные расчеты выполняются для наиболее нагруженных элементов – сварных швов.

IV раздел. Выбор опор и проверка на прочность.

4.1 Проверка на грузоподъемность.

Мрасч = 1.1М

М = Мстойки + Ммотор-редуктора + Мвала + Моболочки + Мсреды + Ммешалки + + Мрубашки = 7734кг.

4.2 Проверка площади опоры подкладного листа.

Ап =

4.3 Прочность угловых сварных швов, соединяющих ребра опор с корпусом аппарата.

[] = 0.6 = 58.4МПа

lшва = (2230 + 155)=615мм.

V раздел. Выбор штуцеров и люков.

Выбор штуцеров и люков производим по ОСТ 26 – 1404 – 76.

Штуцер ввода исходного сырья. Dy = 100мм

Штуцер ввода пара. Dy = 50мм

Штуцер слива конденсата. Dy = 50мм

Штуцер вывода продукта. Dy = 150мм

Штуцер для манометра. Dy = 50мм

Штуцер для термопары. Dy = 50мм

Штуцер для отбора проб. Dy = 50мм

Смотровой люк выбираем по ОСТ 26 – 2004 - 77

Ру, МПа	Dy	DHxS	D1	D6	H1	H2	h2	dф.	Число болтов z
1.6	мм.								12
	250	273x7	405	355	330	240	20	M24