- •Российский химико-технологический университет имени д.И.Менделеева
- •1. Техническое задание
- •3. Выбор конструкционных материалов
- •4.2.2. Расчёт толщины элептического днища аппарата.
- •4.2.3. Расчёт толщины элептической крышки аппарата.
- •4.2.4. Расчёт толщины цилиндрической обечайки рубашки.
- •4.2.5. Расчёт толщины элептического днища рубашки.
- •4.3. Определение допускаемых давлений.
- •4.3. Подбор фланцев аппарата.
- •4.4. Подбор привода мешалки.
- •4.5. Расчёт вала.
- •4.5.1. Расчёт вала на виброустойчивость.
- •4.6.2. Расчёт вала на прочность.
- •4.7. Проверочный расчёт мешалки.
- •4.8. Подбор муфты.
- •4.9. Подбор комплектующих.
- •4.7.6. Подбор строповых устройств аппарата.
- •5. Заключение.
- •6. Литература.
4.5. Расчёт вала.
4.5.1. Расчёт вала на виброустойчивость.
Для безопасной работы конструкции установлены следующие ограничения, которые являются условием виброустойчивости:
- угловая скорость вращения вала мешалки
- первая критическая скорость вала, равная частоте собственных поперечных колебаний вала с установленными на нём деталями
где -момент инерции поперечного сечения вала.
- масса одного метра длины вала мешалки (для стали )
- диаметр вала мешалки ()
Е- модуль упругости материала вала при рабочей температуре ()
- длина вала принимаем
-определяем по графику на стр. 31[1]
- относительная координата центра мешалки
- берём по табл. П-11[1](расстояние между опорами)
- относительная масса мешалки
-масса мешалки
=11кгпо таблице П-17 [1]
- длина вала
По графику на стр.31 [1] рис. 5,1определяем
Найдём :
Согласно условию виброустойчивости:
Условие виброустойчивости выполняется.
4.6.2. Расчёт вала на прочность.
Вал мешалки необходимо проверить на прочность из условия совместного
действия изгиба с кручением.
Максимальный крутящий момент с учётом пусковых нагрузок определяется по формуле
- коэффициент динамичности нагрузки
=2для лопатных мешалок
- номинальная мощность двигателя привода
=3кВт
- угловая скорость вала мешалки
максимальный изгибающий момент от действия приведённой центробежной силы и опасное сечение вала определим из эпюры изгибающих моментов, построенной для расчётной схемы вала.
Приведённая центробежная сила определяется по формуле:
где - приведённая сосредоточенная масса вала мешалки
- радиус вращения центра тяжести приведённой массы вала и мешалки
- коэффициент приведенияраспределённой массы вала к сосредоточенной массе мешалки
где - эксцентриситет центра массы мешалки.
- допускаемое биение вала =0,0001м
Для опасного сечения вала запишем условие прочности:
где нормальное напряжение
- максимальное касательное напряжение
следовательно
4.7. Проверочный расчёт мешалки.
Размеры мешалки берутся по таблице П-17[1], исходя из допустимого крутящего момента.
Проверка прочности стыкового шва соединения лопастей со ступицей мешалки выполняется по нормальным напряжениям при изгибе лопастей:
где - допускаемое напряжение сварного шва.
- коэффициент сварного шва
- допускаемое напряжение для выбранного материала мешалки
- соединение тавровое с двусторонним швом
- расчётный изгибающий момент в сечении стыкового шва лопасти
- число лопастей
- расчётный крутящий момент
- коэффициент динамичности для лопатных мешалок
- номинальная мощность на валу мешалки
смотри пункт «подбор привода мешалки»
- КПД привода
по таблице П-15
выбираем мешалку по допустимому крутящему моменту по таблице П-17 и проверяем на прочность
Расчётный осевой момент сопротивления сечения стыкового шва определяется следующим образом.
У нас лопасть с ребром жёсткости.
- осевой момент инерции относительно центральной оси х.
Определение положения центра тяжести сечения:
по таблице П-17[1]
4.8. Подбор муфты.
Основные муфты, применяемые в химическом машиностроении, стандартизованы. Согласно стандартам их подбирают по диаметрам соединяемых валов и по расчётному передаваемому вращаемому моменту
Где
- номинальный вращающий момент при установившемся режиме (у нас)
- коэффициент режима работы (табл. 6,1[1])
=1,8
выбираем упругую втулочно-пальцевую муфту с допустимы моментом на валу
т.к. радиальные и угловые смещения валов снижают долговечность резиновых втулок, нагружая валы дополнительной изгибающей силой, то необходимо провести проверку прочности пальца.
Условие прочности пальца
пальцы рассчитываются на изгиб в предположении, что палец как балка жёстоко закреплён одним концом и сила приложена сосредоточена посредине пальца.
- поперечная сила, воздействующая на палец при передаче расчётного вращающего момента
- число пальцев
- диаметр окружности расположения пальцев
=120
- длина пальца
для материала Ст45
прочность резиновых втулок проверяют по напряжениям смятия при допущении, что давление равномерно распределено по длине втулки:
- длина втулки =36мм
-допускаемое напряжения смятия для резины.
для всех типов муфт выполняется проверочный расчёт шпоночного соединения.
Условие прочности шпонки на смятие
- напряжение смятия на боковой поверхности шпонки
- диаметр участка вала под муфту
У нас =40мм
- расчётная длина шпонки
Выбираем шпонку из таблицы П-32[1]:
b – ширина шпонки из таблицы П-32[1]
- допускаемое напряжение смятия для шпонки из сталей марок Ст45
возьмём длину шпонки и проведём повторный расчёт
Следовательно выбираем шпонку со следующими размерами