Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

спхфу Методические указания и задания курсовой аппарат с мешалкой Иванов, Алферова 2016

.pdf
Скачиваний:
62
Добавлен:
09.07.2019
Размер:
2.19 Mб
Скачать

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ХИМИКО-ФАРМАЦЕВТИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ»

МИНИСТЕРСТВА ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

КАФЕДРА ТЕХНИЧЕСКОЙ МЕХАНИКИ И ИНЖЕНЕРНОЙ ГРАФИКИ

Е.В. Иванов, Л.И. Алферова, Л.А. Климов, Л.М. Ображей

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ И ЗАДАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ КУРСОВОГО ПРОЕКТА ПО ДИСЦИПЛИНЕ

«ПРИКЛАДНАЯ МЕХАНИКА»

Санкт-Петербург «Изд-во СПХФА»

2016

УДК 621.81 М 54

Рецензенты:

д-р техн. наук, зав. каф. теории мех. и машин СПбГТУ, проф. А.Н. Евграфов,

доцент кафедры ПАХТ СПХФА А.В. Маркова

М 54 Методические указания и задания к выполнению курсового проекта по дисциплине «Прикладная механика». — СПб. : Изд-во СПХФА, 2016. — 104 с.

В указаниях даны методические рекомендации по выполнению курсового проекта.

Даны варианты индивидуальных заданий.

Приведены материалы, необходимые для проектирования конструктивных элементов аппаратов. Методические указания предназначены для студентов факультета промышленной технологии лекарств, обучающихся по направлениям подготовки 240700.62 «Биотехнология» и 240700.62 «Химическая технология» Квалификация (степень) – бакалавр.

Авторы:

Е.В. Иванов, Л.И. Алферова, Л.А. Климов, Л.М. Ображей

Рекомендовано Ученым Советом ГБОУ ВПО СПХФА 26 июня 2013 г., протокол № 10.

© Санкт-Петербургская государственная химико-фармацевтическая академия, 2013

Содержание

1. Цели, объект и последовательность проектирования. . . . . 6

1.1.Цели и задачи проектирования. . . . . . . . . . . . . . . 6

1.2.Общие сведения об аппаратах

с механическими перемешивающими устройствами . . . . . . . . 7 1.3. Последовательность проектирования . . . . . . . . . . . . 12

2. Исходные данные к проектированию. . . . . . . . . . .

.

14

Таблица 4.

Перечень технических заданий на проектирование . .

 

. 14

Рис. 2. Параметры корпуса аппарата типа 01. . . . . . . . . .

.

26

Таблица 5.

Параметры конструкции корпуса аппарата типа 01. . .

 

27

Рис. 3. Параметры корпуса аппарата типа 02. . . . . . . . . . .

 

28

Таблица 6.

Параметры конструкции корпуса аппарата типа 02 . .

 

. 29

3. Механические свойства материалов. . . . . . . . . . . . 30

Таблица 7. Допускаемое напряжение для углеродистых и низколегированных сталей . . . . . . . . . 30

Таблица 8. Допускаемое напряжение для теплоустойчивых и коррозионно-стойких сталей . . . . . . . . . . . . . . . . 31

Таблица 9. Расчетные значения модуля продольной упругости для сталей. . 32 Таблица 10. Коэффициенты прочности сварных швов. . . . . . . 32 Таблица 11. Сортамент листовой стали . . . . . . . . . . . . . 33 Таблица 12. Коэффициент линейного расширения сталей. . . . . . . . 34 Таблица 13. Предел прочности для сталей. . . . . . . . . . . . 34

4. Фланцевые соединения . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

Таблица 14. Размеры плоских приварных фланцев. . . . . . . . 35 Рис. 4. Размеры плоских приварных фланцев

сразличной уплотнительной поверхностью (к табл. 14).. . . . . . 39 Таблица 15. Размеры фланцев приварных встык. . . . . . . . . 40 Рис. 5. Размеры фланцев приварных встык

сразличной уплотнительной поверхностью (к табл. 15).. . . . . . 42 Таблица 16. Параметры метрической резьбы . . . . . . . . . . 43 Таблица 17. Рекомендуемые марки сталей крепежных деталей фланцевых соединений. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

Таблица 18. Характеристика прокладок для фланцевых соединений. . . 44 Таблица 19. Размеры неметаллических прокладок для фланцевых соединений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

Таблица 20. Размеры асбестометаллических прокладок для фланцевых соединений . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

3

Таблица 21. Коэффициент пропорциональности

(к определению усилия Ft) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

Таблица 22. Допускаемое напряжение для стальных болтов (шпилек) . .49 Таблица 23. Предел текучести для сталей . . . . . . . . . . . . 49

5. Штуцера . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50

Таблица 24. Условные проходы штуцеров . . . . . . . . . . . . 50 Таблица 25. Фланцы штуцеров стальные плоские приварные. . . . 51 Рис. 6. Штуцер с плоским приварным фланцем (к табл. 25).. . . . 53 Таблица 26. Размеры люка загрузочного.. . . . . . . . . . . . 53 Рис. 7. Конструкция и размеры люка загрузочного (к табл. 26). . . . 54 Таблица 27. Размеры люка со сферической крышкой. . . . . . . 54 Рис. 8. Конструкция и размеры люка со сферической крышкой

(к табл. 27). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55

6.Опоры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56

Таблица 28. Размеры подвесных опор-лап типа 1, 2 . . . . . . . . 56 Рис. 9. Конструкция подвесной опоры-лапы типа 1, 2 (к табл. 28) . . 57 Таблица 29. Размеры опор-стоек типа 3 . . . . . . . . . . . . . 58 Рис. 10. Конструкция опоры-стойки типа 3 (к табл. 29) . . . . . . 59 Таблица 30. Допускаемое напряжение сжатия для фундамента . . . 60 Рис. 11. Присоединительные размеры установки опорных лап-стоек (а) и боковых лап (б) для вертикальных цилиндрических аппаратов

(вид снизу) (к табл. 31). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60

Таблица 31. Присоединительные размеры опор . . . . . . . . . 61 Таблица 32. Масса опор вертикальных аппаратов (см. рис. 12, 13). . . . 61 Рис. 12. Графики для определения массы аппарата с эллиптической крышкой и днищем . . . . . . . . . . . . . . 62 Рис. 13. Графики для определения массы аппарата

с коническим днищем и эллиптической крышкой. . . . . . . . . 62

7.Мешалки. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63

Таблица 33. Размеры трехлопастных мешалок (тип 1). . . . . . . 63 Таблица 34. Размеры лопастных мешалок (тип 3). . . . . . . . . 63 Таблица 35. Размеры турбинных открытых мешалок (тип 6) . . . . 64 Таблица 36. Размеры рамных мешалок (тип 9) . . . . . . . . . . 65 Таблица 37. Размеры ступиц мешалок . . . . . . . . . . . . . 66 Таблица 38. Размеры сечений шпонок и пазов . . . . . . . . . . 67 Рис. 14. Способы крепления ступицы мешалки на валу. . . . . . 68

4

8.

Оформление курсового проекта. . . . . . . . . . . . . .

69

8.

1. Выполнение и оформление чертежей. . . . . . . . . . .

. 69

Рис. 15. Содержание, расположение и размеры граф основной надписи. .

. 70

Рис. 16. Условное обозначение сварки.. . . . . . . . . . . . .

73

8.2. Оформление расчетно-пояснительной записки . . . . . . .

. 75

Рис. 17. Форма титульного листа. . . . . . . . . . . . . . . .

77

9.

Литература. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

78

Приложение. Подбор мотор-редуктора . . . . . . . . . . .

. 80

5

1. ЦЕЛИ, ОБЪЕКТ И ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

1.1. Цели и задачи проектирования

Изучение курса «Прикладная механика» студентами факультета промышленной технологии лекарств завершается, в соответствии с учебным планом,выполнениемкурсовогопроекта.Этотпроектявляетсядлястудентов, по сути дела, первой самостоятельной инженерной расчетной работой и синтезирует знания и навыки не только по прикладной механике, но и по другим общетехническим и общеобразовательным дисциплинам – инженерной графике, теоретической механике, математике, физике.

Цель проекта – привить и закрепить у студентов практические навыки инженерных расчетов, научить приемам и методам выбора и проверочного расчета типового технологического оборудования.

При выполнении любого технического проекта, в том числе и курсово- го,используютсямногообразныенормативныеисправочныерасчетно-тех- нические материалы: государственные и отраслевые стандарты, нормали, технические условия и проч. Ознакомление с этими материалами и привитие практических навыков использования их является также одной из основных задач курсового проектирования в высших учебных заведениях.

В связи с тем, что тиражи указанной нормативно-справочной литературы ограничены, в приложении к настоящим методическим указаниям приведены необходимые для выполнения проекта нормативы и технические рекомендации – либо полностью, либо выборочно, в соответствии с задачами курсового проектирования.

Конкретные сведения о методике выполнения тех или иных расчетов также приводятся лишь в тех случаях, когда эта методика изложена не полностью или в ограниченных по тиражу специальных изданиях. Что касается общепринятых инженерных расчетов, то при их выполнении следует пользоваться курсом лекций по «Механике», учебными и справочными пособиями, необходимый минимум которых указан в списке литературы. Ссылки на рекомендуемую литературу даются в тексте в квадратных скобках [ ].

В ходе курсового проектирования должен быть проявлен творческий подход к оценке конструкторских решений, с точки зрения соответствия их требованиям эксплуатации, с целью выбора оптимального варианта для реализации конкретной технологической задачи. Выполнение расчетов и графической части курсового проекта рекомендуется выполнять на персональных компьютерах (при условии самостоятельности этой работы).

6

Курсовой проект является самостоятельной работой студента, который и несет ответственность за ее качество. Преподаватель-руководитель проекта направляет работу студента, консультирует по наиболее сложным вопросам, определяет степень завершенности отдельных этапов проектирования и курсового проекта в целом.

Типовая программа по дисциплине «Прикладная механика» рекомендует в качестве темы проекта выбирать механическое устройство, характерное для отрасли техники, в которой будет работать выпускник ВУЗа. Для студентов ФПТЛ в качестве основного объекта курсового проектирования принимается емкостная химическая аппаратура с перемешивающим устройством.

1.2.Общие сведения об аппаратах

смеханическими перемешивающими устройствами

Аппараты для перемешивания жидких сред, предназначенные для химических реакций, эмульгирования, суспендирования, диспергирования

идругих гидромеханических и массообменных процессов, применяются во многих химических и химико-фармацевтических производствах. Как правило, такие аппараты работают под давлением и зачастую снабжены теплообменными устройствами.

Всвязи с повышенной производственной опасностью аппаратуры, работающей под давлением, проектирование, изготовление и эксплуатация ее должны осуществляться в точном соответствии с утвержденными Госгортехнадзором «Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением [9], обязательными для предприятий

иорганизаций, проектирующих, изготовляющих и эксплуатирующих такую аппаратуру.

Наряду с этим, аппараты, с перемешивающими устройствами должны удовлетворять следующим показателям надежности и долговечности:

а) наработка на отказ от 800 до 8000 часов (определяется конструкцией уплотнительного устройства вала);

б) ресурс до первого капитального ремонта не менее 17200 часов; в) срок службы не менее 10 лет; г) коэффициент технического использования не менее 0,93.

Аппараты должны иметь необходимые технологические штуцера для подвода и отвода материальных потоков и теплоносителя, для промыв-

7

ки, продувки емкостного оборудования, установки предохранительных устройств, контрольно-измерительных приборов и арматуры.

Аппараты должны иметь тепловую изоляцию во всех случаях, когда температура теплоносителя, используемого для подогрева, превосходит 45° С [10]. Типы и основные параметры вертикальных аппаратов с мешалками регламентируются ГОСТ 20680-86 [32]. В соответствии с этим стандартом предусматриваются 10 типов аппаратов, указанных в таблице 1.

Таблица 1

Типы аппаратов, работающих под давлением

Тип

Конструктивные особенности аппарата

аппарата

 

 

 

0С эллиптическим днищем и эллиптической отъемной крышкой.

1

С неразъемным корпусом и эллиптическим днищем и крышкой.

 

 

2

С коническим отбортованным днищем (угол при вершине конуса

2α = 90°) и эллиптической отъемной­ крышкой.

 

 

 

 

 

3

С неразъемным корпусом, с коническим отбортованным днищем

(угол при вершине конуса 2α = 90°) и эллиптической крышкой.

 

 

 

 

4

С эллиптическим днищем и плоской отъемной крышкой.

 

 

 

5

С неразъемным корпусом, с эллиптическим днищем и плоской

крышкой.

 

 

 

 

 

6

С коническим отбортованным днищем (угол при вершине конуса

2α = 120о и плоской отъемной крышкой.

 

 

 

7

С неразъемным корпусом, коническим не отбортованным­

днищем

(угол при вершине конуса 2α = 120о и плоской отъемной крышкой.

 

8

С плоским днищем и плоской отъемной крышкой.

 

 

 

 

9

С неразъемным корпусом, плоским днищем и крышкой.

 

Исполнения корпусов обозначаются в соответствии с таблицей 2.

8

 

 

 

 

 

Таблица 2

Обозначение исполнений корпусов

 

Исполнение

 

 

Тип аппарата

 

корпусов аппаратов

 

 

 

 

 

0

1

 

2

3

 

 

Без теплообменного

00

10

 

20

30

устройства

 

 

 

 

 

 

С гладкой приварной

01

11

 

 

 

 

21

31

рубашкой

 

 

 

 

 

 

Обозначение мешалок и внутренних устройств аппарата приведены в таблице 3.

 

 

 

 

Таблица 3

Обозначения мешалок и внутренних устройств I

 

 

 

Типы мешалок

 

Типы внутренних

 

 

 

 

 

 

 

 

устройств

трехлопастная

турбинная

лопастная

рамная

 

открытая

 

 

 

 

 

Без внутренних устройств

1

6

3

9

Отражательные перегородки

21

26

23

Змеевик

31

36

33

39

Перегородки + змеевик

41

46

43

 

 

 

 

 

Таким образом, условное обозначение аппарата, например, с эллиптическим днищем и эллиптической отъемной крышкой, с гладкой приварной рубашкой (01), с лопастной мешалкой в сочетании с отражательными перегородками и змеевиком (43) будет: 0143.

9

Рис. 1. Общий вид аппарата с перемешивающим устройством. 1 – мотор-редуктор; 2 – стойка привода; 3 – соединительная муфта; 4 – уплотнительное устройство; 5 – подшипниковый узел;

6 – люк загрузочный; 7 – фланцы; 8 – труба передавливания; 9 – штуцер для подвода пара и отвода жидкого теплоносителя; 10 – обечайка корпуса аппарата; 11 – днище корпуса аппарата; 12 – перемешивающее устройство; 13 – обечайка паровой рубашки; 14 – опора-стойка; 15 – вал перемешивающего устройства;

16 – штуцер для подачи обогреваемой жидкости и отвода конденсата; 17 – крышка аппарата; 18 – днище паровой рубашки; 19 – опора-лапа; 20 – штуцер для спуска продукта.

10