Главная страница

Аппарат с мешалкой. Цель и задачи проекта. Эскизный проект


Скачать 1.23 Mb.
НазваниеЦель и задачи проекта. Эскизный проект
АнкорАппарат с мешалкой
Дата20.11.2022
Размер1.23 Mb.
Формат файлаrtf
Имя файлаbibliofond_551172.rtf
ТипРеферат
#800020
страница2 из 4
1   2   3   4


Рис.1
Н1=3,3м;

Нэл=0,25D - высота эллиптической крышки без отбортовки, м;

а1≈0,04 - ориентировочная высота отбортованной части эллиптическ. крышки (днища), м;

а2эл/0,3 - высота переходной части эллиптической оболочки, м;
При определении расчетной длины цилиндрической обечайки eц следует учитывать, что в цельносварных аппаратах без теплообменной рубашки (рис.1) волны смятия по высоте захватывают не только цилиндрическую обечайку, но и часть крышки и днища (включая отбортовку).
Sцр2=3*[(0,05*10-6*2,4*3,88)/(2,08*1,91*10-11*3)]0,4=8,2*10-3м=8,2мм
б) Расчетная толщина стенки эллиптической оболочки из условия устойчивости, м:

Sэр2=KD√ (pрнny)/(0.26E)(19)
где D - внутренний диаметр обечайки, м;

К≈0,9 - коэффициент приведения радиуса кривизны эллипса;

pрн - расчетное наружное давление, действующее на крышку или днище, Па;

ny=2,4 - коэффициент запаса устойчивости;

Е - модуль продольной упругости материала оболочки при расчетной температуре, Па.
Sэр2=0,9*10-6*3*√(0,05*10-6*2,4)/(0,26*1,91*10-11)=4,2*10-3м=4,2мм
.1.4 Определение исполнительной толщины стенок оболочек

Для каждой оболочки из двух вычисленных значений толщины выбирают большее расчетное значение:
Sцр=max{Sцр1;Sцр2},(20а)

Sэр=max{Sэр1;Sэр2},(20б)
Выражения для определения исполнительной толщины стенок оболочек корпуса имеют следующий вид:

а) для цилиндрической оболочки
Sц=Sцр+с+с1(21а)

Sц=11,78+1+с1=14мм

с1=1,22мм=0,8мм
б) для эллиптической оболочки (крышки, днища)

Sэ=Sэр+с+с1(21б)

Sэ=11,76+1+с1=14мм

с1=1,24мм=0,8мм
где с - прибавка для компенсации коррозии, мм;

с1 - прибавка для округления толщины листа до стандартного значения, которая должна быть не меньше минусового допуска u, мм;

Sцр, Sэр - максимальная расчетная толщина листа, мм;

u- минусовой допуск на толщину листа, мм.
Таблица 4

Параметры толщины стенок оболочек

Оболочка аппарата Корпус

Расчетная толщина стенки, мм

Прибавка на коррозию, мм

Минусовой допуск, мм

Исполнительная толщина стенки, мм




из условия прочности

из условия устойчивости










Цилиндрическая оболочка Крышка Днище

11,78 11,76

8,2 4,2

1

0,8

14


.1.5 Определение допускаемых давлений

Важными техническими характеристиками аппарата являются допускаемые (предельные) внутреннее и наружное давления, которые определяют возможные технологические резервы. Под резервом понимают превышение предельного значения параметра над расчетным. За счет прибавок с1 при округлении расчетных значений толщины стенок оболочек до стандартной толщины листа увеличивается несущая способность оболочки и соответственно допускаемые давления. Если допускаемые давления больше или равны расчетным, то условия прочности и устойчивости выполнены.

Расчет допускаемых (предельных) внутренних давлений.

а) для цилиндрической обечайки
рд.в= 2φ[s](Sц-с-u) ≥ pрв(22)+Sц
Значения входящих в формулу (22) параметров см. в пояснениях к формуле (16), Sц - исполнительная толщина, м; u - минусовой допуск на стандартную толщину листа, м; с - прибавка для компенсации коррозии, м. Для удобства ведем расчет в МПа и мм.
рд.в=[2*0,9*127,8*(14-1-0,8)]/(3000+14)=0,931МПа

рд.в ≥ pрв => выполняется
б) для эллиптической крышки (днища)
рд.в= 2φ[s](Sэ-с-u) ≥ pрв (23)+0,5Sэ
Значения входящих в формулу (23) параметров см. в пояснениях к формуле (17), Sэ - исполнительная толщина, м; u - минусовой допуск на стандартную толщину листа, м; с - прибавка для компенсации коррозии, м. Для удобства ведем расчет в МПа и мм.
рд.в=[2*0,9*127,8*(14-1-0,8)]/(3000+0,5*14)=0,933МПа

рд.в ≥ pрв => выполняется
Расчет допускаемых (предельных) наружных давлений.

а) для цилиндрической обечайки

рд.н=2,08ED[(Sц-с-u)/D]2.5 ≥pр.н(24)

nyeц

Значения входящих в формулу (24) параметров см. в пояснениях к формуле (18), Sц - исполнительная толщина, м; u - минусовой допуск на стандартную толщину листа, м; с - прибавка для компенсации коррозии, м. Для удобства ведем расчет в МПа и мм.
рд.н=2,08*1,91*105*3000*[(14-1-0.8)/3000]2.5 =0,135МПа

,4*3880
рд.н ≥ pр.н => выполняется
б) для эллиптической оболочки
рд.н=0,26E[(Sэ-с-u)/DК]2 ≥pр.н(25)

ny
Значения входящих в формулу (25) параметров см. в пояснениях к формуле (19), Sэ - исполнительная толщина, м; u - минусовой допуск на стандартную толщину листа, м; с - прибавка для компенсации коррозии, м. Для удобства ведем расчет в МПа и мм.
рд.н=0,26*1,91*105*[(14-1-0.8)/3000*0,9]2 =0,423 МПа

,4

рд.н ≥ pр.н=> выполняется

аппарат конструкционный прочность устойчивость

Таблица 5

Условные и допускаемые внутренние давления в аппарате, МПа

Давление

условное, ру

допускаемое внутреннее, рд.в

Элементы аппарата

Фланцы, штуцеры, люк

Уплотнение

Крышка

Обечайка

Днище

Общее для всех

Корпус

1

1

0,933

0,931

0,933

0,931

Таблица 6

Допускаемые наружные давления, МПа

Элементы корпуса

Крышка

Обечайка

Днище

Общее для всех




0,423

0,135

0,423

0,135


.1.6 Укрепление отверстий

Отверстия в оболочках аппарата, предназначенные для размещения штуцеров различного назначения и люка, снижают несущую способность корпуса и вызывают концентрацию напряжений вблизи края отверстия. Концентрация напряжений носит локальный характер: напряжения быстро уменьшаются по мере удаления от края отверстия.

На основании ГОСТ 24755-89 расчет укрепления отверстий в оболочках корпуса проводится по геометрическому критерию. Для обеспечения прочности оболочки вблизи отверстия площадь продольного сечения в виде прямоугольника А (рис. 2) должна быть компенсирована суммой площадей А0, А13, образованных дополнительной толщиной основной оболочки и стенки штуцера (рис. 2а). Дополнительная толщина появляется из-за того, что исполнительная толщина стенки оболочки или штуцера обычно больше расчетной за счет прибавки с1. Если дополнительной толщины оболочки 3 (рис. 2б) и штуцера 1 недостаточно, приваривают накладное кольцо 2 вокруг отверстия, добавляя дополнительную площадь А2 [1].

Наибольшим отверстием в оболочке корпуса является люк, расположенный на крышке аппарата, поэтому он подлежит первоочередной проверке.

а) С учетом расчетной ширины зоны укрепления eр(мм) определяется наибольший диаметр условного отверстия d0(мм) в оболочке, не требующий дополнительного укрепления (без учета укрепляющего действия штуцера):



Рис. 3 - Штуцер по АТК 24.218.06-90 для аппаратов стальных сварных: 1 - фланец стальной плоский приварной по ГОСТ 12820 - 80 с гладкой уплотнительной поверхностью или с впадиной, или с пазом. 2 - патрубок


Рис. 2 - Схема к расчету укрепления отверстий: а) расчетная схема; б) укрепление отверстия накладным кольцом
eр=√ Dp(s-c-u)(26)
где Dp - расчетный внутренний диаметр оболочки, мм; s, sp - исполнительная и расчетная (из условия прочности) толщина стенки оболочки, мм; с - односторонняя прибавка для компенсации коррозии, мм; u - минусовой допуск на толщину листа, мм.
Таблица 7

Расчетный внутренний диаметр оболочки Dp, мм

Оболочка

Расстояние от оси оболочки до центра отверстия

Формула

Цилиндрическая

-

Dp=D=3000

Эллиптическая а) крышка; б) днище




Dp=2D(1-3(r/D)2)0.5 Dp=2*3000*(1-3*870/3000)2)0,5=5188 Dp=2*3000*(1-3*1005/3000)2)0,5=4887


eр(обечайка)=√ 3000*(14-1-0,8)=191,31 мм

eр(крышка)=√ 5188*(14-1-0,8)=251,58 мм

eр(днище)=√ 4887*(14-1-0,8)=244,17 мм

d0=2[(s-c-u)/sp-0.8] eр(27)

d0(обечайка)=2*[(14-1-0,8)/11,78-0,8]*191.31=90,17 мм

d0(крышка)=2*[(14-1-0,8)/11,76-0,8]*251,58=119,46 мм

d0(днище)=2*[(14-1-0,8)/11,76-0,8]*244,17=115,94мм
б) Проверка укрепления отверстия за счет стенки штуцера и стенки оболочки выполняется, если расчетный диаметр укрепляемого отверстия dшр больше диаметра d0
dшр=dш+2с > d0(28)
где dш - внутренний диаметр штуцера или люка (рис.3) (dш=dн-2sш)
dлр=700+2=702 мм > d0=119,46 мм

dшр(для загрузки)=273-2*8+2=259 мм > d0=119,46 мм

dшр(резервный)=108-2*5+2=100 мм < d0=119,46 мм

dшр(резервный)=219-2*8+2=205 мм > d0=119,46 мм

dшр(технологический)=219-2*8+2=205 мм > d0=119,46 мм

dшр(для трубы передавливания)=159-2*6+2=149 мм > d0=119,46 мм

dшр(для манометра)=108-2*5+2=100 мм < d0=119,46 мм

dшр(технологический)= 273-2*8+2=259 мм > d0=119,46 мм

dшр(для термопары)=27+2=29 мм < d0=119,46 мм

dшр(вход и выход теплоносителя)=89-2*4+2=83 мм < d0=90,17 мм

dшр(для слива)=219-2*8+2=205 мм > d0=115,94 мм
Таблица 8

Проверка укрепления отверстий

Требуют укрепления

Не требуют укрепления

Люк Штуцера: для загрузки; резервный; 2 технологических: для трубы передавливания; для слива

Штуцера: резервный; для манометра; для термопары; вход и выход теплоносителя


Площадь продольного сечения выреза (рис.2а), подлежащая компенсации (расчет ведем только для люка), мм2:
А=0,5(dлр-d0)sр1(29)
где sр1 - расчетная (из условия прочности см. табл.2) толщина стенки оболочки, мм.
А=0,5*(702-119,46)*11,76=3425 мм2
Площадь продольного сечения оболочки, участвующая в укреплении, мм2:
А0=eр(s-sp-c)(30)
где s - исполнительная толщина стенки оболочки (см. табл.2), мм; eр - см. формулу (26); sр1 - расчетная толщина стенки укрепляемой оболочки, мм.

А0=251,58*(14-11,76-1)=312 мм2
Расчетные длины внешней eр1 и внутренней eр3 части люка, мм:
eр1=1,25 √ dлр(sл-с)(31)

eр3=0,5 √ dлр(sл-2с)(32)
где sл - исполнительная толщина стенки люка, мм.
eр1=1,25*√ 702*(10-1)=99,4 мм

eр3=0,5*√ 702*(10-2*1)=37,5 мм
Площади продольного сечения соответственно наружной и внутренней частей люка, участвующая в укреплении, мм2:
А1=eр1(sл-sлр-c)(33)

А3=eр3(sл-2c)(34)
где sлр - расчетная толщина стенки люка ( вычисляется по формуле (16), где D=dш+2с, φ=1),мм.
Sлр=pрв(dш+2с)/(2φ[]-pрв)=0.9*(700+2)/2*127.8-0.9=2.48 мм

А1=99,4*(702-2,48-1)=69433 мм2

А3=37,5*(702-2*1)=26250 мм2
Условие укрепления отверстия за счет стенки люка и оболочки выполняется если
А≤А013(35)

А=3425 мм2 < 312+69433+26250=95995 мм2

.1.7 Фланцевые соединения

Герметичность фланцевого соединения обеспечивается правильным подбором материала прокладки и учетом действующих усилий. Элементы фланцевого соединения (болты и прокладки) проверяются на прочность.

Ширина прокладок b принимается в зависимости от типа и размеров фланцев.

Толщина прокладок sп зависит от марки материала.

Материал фланцев с учетам коррозионной стойкости принимается таким же, как и материал корпуса аппарата соприкасающийся с рабочей средой. Материал болтов (шпилек) выбирается по ГОСТ 28759.5 - 90 в зависимости от материала элементов корпуса аппарата.

Предварительно необходимо определить податливость болтов и прокладки (податливость - величина обратная жесткости, равна отношению деформации к вызывающей ее силе). Поскольку жесткость фланцев, как правило, значительно больше жесткости прокладки, податливостью фланцев можно пренебречь.
Таблица 9

Характеристика материала прокладки

Материал

sп

Кп

[q], МПа

qmin, МПа

Еп, МПа

К0

Паронит по ГОСТ 481-80: ПМБ - маслобензостойкий

3

2,5

130

20

2000

0,9



Податливость болтов соединения, м/н:

λб=eб/(zбEб20Аб)(36)
где h - высота диска фланца, м;

л=2h+sп+1мм=(2*35+3+1)*10-3=74*10-3 м - общая высота дисков фланцевого соединения;
dб - наружный диаметр резьбы болта, м;
eб=hл+0,5dб=(74+0,5*23)*10-3=85,5*10-3 м - приведенная длина для болтов, м;

б20 - модуль упругости материала болта при 200С, Па;б - число болтов в соединении(zб=32);

Аб минимальная площадь поперечного сечения болта(Аб=225*10-6 м2), м2
λб=85,5*10-3/32*2,15*1011*225*10-6=5,5*10-11 м/н
Податливость прокладки, м/н:
λп0sп/(πDп.срп20)(37)
где К0 - коэффициент обжатия (см. таблицу 9);=а-1мм=(14-1)*10-3=13*10-3 - ширина прокладки, м;

Dп - наружный диаметр прокладки, м;
Dп.ср=(Dп-b)=(763-13)*10-3=750*10-3 - средний диаметр прокладки, м;
Eп20 - модуль упругости материала болта при 200С, Па (см. таблицу 9);

λп=0,9*3*10-3/3,14*750*10-3*13*10-3*2000*106=4,4*10-11 м/н
Коэффициент внешней нагрузки χ, т.е. доля усилия от давления рабочей среды, передаваемая на болты соединения, рассчитывается с учетом податливости болтов и прокладки
χ=λп/(λбп)(38)

χ=4,4*10-11/(5,5*10-11+4,4*10-11)=0,44
Усилие от давления рабочей среды, Н:
Fд=pрвπD2п.ср/4(39)

Fд=0,9*106*3,14*(750*10-3)2/4=397406 Н
Усилие в болтах от температурных деформаций элементов фланцевого соединения (в условиях эксплуатации), Н:
Ft=[αлhл(tл-t0)-αбhл(tб-t0)]/(λпбЕбб20)(40)
где tб, tл - температура болтов и люка соответственно
(tл=tр=1000С,

tб=0,97tр=0,97*100=970с ≥ 200С
при наличии теплоизоляции на аппарате;

t0=200С - начальная температура;

αлб - коэффициенты линейного расширения материалов люка и болтов (αл(20)=11,6*10-6 1/0С, αб(20ХНЗА)=11,0*10-6 1/0С), 1/0С;

Ебб20 - модуль упругости материалов болтов при температуре 200С и при рабочей температуре (Ебб20=2,15*1011 Па,), Па;

Ft=[(11,6*10-6*74*10-3*(100-20)-11*10-6*74*10-3*(97-20)]/(4,4*10-11+

,5*10-11*2,15*1011/2,15*1011)=605,5 Н
Усилие, которое должно быть приложено к прокладке, чтобы обеспечивалась герметичность в рабочих условиях, Н:
Fп2=πDп.срb0pрвКп(41)
где Кп - коэффициент материала прокладки (см. табл. 9);

b0 - эффективная ширина прокладки (b0=b при b ≤ 0,015 м), м.
Fп2=3,14*750*10-3*13*10-3*0,9*106*2,5=68884 Н
Усилие затяжки F’б1, действующее как на болты, так и на прокладку при монтаже, принимается наибольшим из двух значений, Н:
F’б1=F’п1=πDп.ср0,5b0qmin(42а)
где qmin - минимальная удельная нагрузка на контактной поверхности прокладки, необходимая для заполнения неровностей уплотнительных поверхностей фланцев (см. табл. 9);
F’б1=F’п1=3,14*750*10-3*0,5*13*10-3*20*106=306150 Н

F”б1=F”п1=Fп2+(1-χ)Fд+|Ft|(42б)
где температурное усилие Ft учитывается только в том случае, если оно меньше нуля (линейное расширение болтов больше, чем люка, что может привести к разгерметизации), тем самым предусматривается компенсация снижения усилия на прокладку в условиях повышенной температуры, путем увеличения усилия затяга болтов.

F”б1=F”п1=68884+(1-0,44)*397406=291431 Н

Fб1=max{F’б1;F”б1}(42в)

Fб1=306150 Н
При действии рабочего давления усилие на болты возрастает
Fб2=Fб1+χFд+Ft(43)
где температурный коэффициент Ft учитывается в том случае, если оно больше нуля (линейное расширение болтов меньше, чем у люка, что приводит к увеличению нагрузки на болты в рабочих условиях).
Fб2=306150+0,44*397406+605,5=481614 Н
Запас герметичности проверяется по формуле:
nr=Fб1/(1-χ)Fд ≥ [nr](44)
где [nr]=1,2 - нормальный запас герметичности.

nr=306150/(1-0,44)*397406=1,38 > [nr]=1,2
Проверка прочности болтов в условиях монтажа:
σб=1.3Fб1/zбАб ≤ [σб]20(45)
где коэффициент 1,3 учитывает крутящий момент, возникающий при затяжке болта из-за трения в резьбе;

б]20 - допускаемое напряжение в материале болтов при 200С, Па.
σб=1.3*306150/32*225*10-6=55,3*106 Па < [σб]20=230*106Па
Проверка прочности болтов в рабочих условиях:
σб=Fб2/zбАб ≤ [σб](46)
где [σб] - допускаемое напряжение в материале болтов при рабочей температуре, Па.
σб=481614/32*225*10-6=66,9*106 Па < [σб]=230*106Па
Проверка прочности материала прокладки:
q=Fб1/πDп.срb ≤ [q](47)
где [q] - допускаемая удельная нагрузка на прокладку (см. табл. 9), Па.
q=306150/3,14*750*10-3*13*10-3=10*106 Па < [q]=130*106Па
.1.8 Расчет опор и монтажных цапф аппарата

Опоры-лапы или опоры-стойки аппарата испытывают нагрузку от общего веса аппарата в рабочих условиях, а цапфы только от веса корпуса аппарата при монтаже (без привода и жидкости). Максимальный вес аппарата Gmax рассчитывается с учетом веса всех составных частей аппарата и максимального веса среды. Веса составных частей могут быть определены точно путем вычисления или по таблицам приложения, содержащим информацию о массе типовых элементов (привод, муфта и т.д.), либо вычислены приближенно.

При приближенном вычислении веса корпуса, реальная оболочка заменяется цилиндром того же диаметра D(м), но с плоскими крышкой и днищем, в который можно «вписать» корпус аппарата высотой Н; толщина стенки принимается равной максимальной исполнительной толщине smax (см. табл. 4)[1].
Gк≈1,1ρстgsmax(πDH+2πD2/4)(48)
где ρст=7850 кг/м3 - плотность стали; 1,1 - коэффициент, учитывающий вес теплоизоляции; g≈10 м/с2.
Gк≈1,1*7850*10*14*10-3*(3,14*3*4880*10-3+2*3,14*32/4)=72654 Н
Вес привода определяется по его массе (Мпр=945 Н); коэффициент 1,2 учитывает наличие муфты, вала, мешалки, уплотнения:
Gпр≈1,2Мпрg(49)

Gпр≈1,2*950*10=11340 Н
При расчете максимального веса рабочей среды, предполагают, что аппарат объемом V заполнен полностью наиболее тяжелой жидкостью (ρс=840 кг/м3→берем ρводы=1000 кг/м3).
GсжgV(50)
где ρж - плотность воды, кг/м3.
Gс=1000*10*32=320000 Н
Максимальный вес аппарата равен, Н:
Gmax=Gк+Gпр+Gс(51)max=72654+11340+320000=403994 Н
Рабочий объем аппарата Vр с уровнем заполнения Нс, м3:

р=Vц+Vд(52)
где Vц, Vд - соответственно объемы заполнения цилиндрической части и днища (см. табл.10), м3.
Таблица 10

Формулы для расчета объемов заполнения элементов корпуса при уровне жидкости в корпусе - Нс

Элемент

Объем заполнения элемента в аппарате с эллиптическим днищем

Цилиндрическая часть

Vц=0,25πD2с-0,25D)=0.25*3.14*32*(3.6-0.25*3)=20.14 м3

Днище

Vд=πD3/24=3,14*33/24=3,53 м3

р=20,14+3,53=23,67 м3
В технической характеристике аппарата должна быть указана масса пустого аппарата и масса аппарата в рабочем состоянии , но в формулу (50) вместо номинального объема аппарата V необходимо подставить рабочий объем аппарата Vр с уровнем заполнения Нс, м3;
GсжgVр=1000*10*23,67=236700 Н
Проверочный расчет опор-стоек выполняется по следующей методике:

а) Выбранный типоразмер опоры и цапфы проверяется на грузоподъемность по условиям
Gоп=Gmax/zоп ≤ Gдоп(53а)

Gц=(Gmax-Gс-Gпр)/zц ≤ Gдоп.ц.(53б)
где Gоп, Gц - расчетные нагрузки на одну опору и цапфу, Н;

Gmax - максимальный вес аппарата при эксплуатации или гидравлических испытаниях, Н;

zоп - число опор (для опор-стоек zоп=3);

zц - число цапф (zц=2);

Gдоп, Gдоп.ц - допускаемая нагрузка на опору и грузоподъемность цапфы, Н.
Gоп=403994/3=134665 Н≈ 135 кН < Gдоп=250 кН

Gц=(403994-320000-11340)/2=36327 Н≈363кН < Gдоп.ц=160 кН
б) Проверяется прочность бетона фундамента на сжатие
σф=Gопп=Gоп/ab ≤ [σ]ф(54)
где σф - напряжение в фундаменте под опорой, Па;

Ап - площадь основания опоры (а=0,5м; b=0,45м), м2;

[σ]ф - допускаемое напряжение для бетона по ГОСТ 25192-82 при сжатии, Па.
σф=134665/0,5*0,45=0,6*106 Па=0,6 МПа
г) Устойчивость ребер (косынок) опор-стоек проверяется по напряжению сжатия, Па:
σс=1,2Gmax/zопzрbs ≤ [σ]у(55)

[σ]укр/nу=3,6Еs2/nуh2(56)

где [σ]у - допускаемое напряжение на устойчивость, Па;

σкр - критическое напряжение, Па;

b, h, s - соответственно ширина, высота и толщина ребра, м;р=2 - число ребер в опоре;

Е = модуль продольной упругости материала опор (при t=0,85tс=0,85*100=850С, Е=1,925*1011 Па);у=5 - коэффициент запаса устойчивости.
[σ]у=3,6*1,925*1011*(25*10-3)2/5*(1240*10-3)2=56,3*106 Па=56,3 Мпа

σс=1,2*403994/3*2*0,45*0,025=7,2*106 Па=7,2 МПа

σс < [σ]у
.2 Расчет элементов механического перемешивающего устройства
.2.1 Валы мешалок

а) Расчет на прочность

Вал и элементы мешалок изготавливаются из коррозионностойкого

материала. Допускаемые напряжения [σ] для материала вала принимают равными нормативным допускаемым напряжениям σ*. При кручении опасным сечением вала является участок вала диаметром d1 в месте крепления ступицы мешалки. Диаметр вала на этом участке меньше, чем диаметр всего вала d. Это сделано для удобства закрепления ступицы и предотвращения перемещения мешалки вдоль оси вала. Способ крепления неразъемных и разъемных мешалок отличается.

При работе вал мешалки испытывает, главным образом, кручение. Расчетный крутящий момент с учетом пусковых нагрузок определяется по формуле
ТкрдNм/ω(57)

где Кд - коэффициент динамичности нагрузки (для лопастных мешалок Кд=2);м - мощность, потребляемая мешалкой на перемешивание, Вт;

ω=πn/30=3,14*25/30=2,6рад/с - угловая скорость вала мешалки, рад/с;

n - частота вращения вала мешалки(см. техническое задание), об/мин;
Ткр=2*3,5*103/2,6=2692 Н*м≈2,7 КН*м
Полярный момент сопротивления сечения вала в опасном сечении рассчитывается по формуле, м3 :
Wр=πd13/16(58)
где d1 - диаметр участка вала под ступицу определяется исходя из типа и диаметра мешалки dм, м.
Wр=3,14*(80*10-3)3/16=100,48*10-6 Па
Прочность вала обеспечивается при выполнении условия прочности на кручение

τкркр/Wр ≤ [τ]кр(59)
где τкр - максимальное напряжение в сечении вала, Па;
τкр=0,5[σ]=0,5*113,4*106=56,7*106 Па=56,7 МПа
допускаемое напряжение на кручение, Па.
τкр=2692/(100,48*10-6)=26,79*106 Па=26,79 МПа < [τ]кр=56,7 МПа

б) Расчет вала на виброустойчивость

Под виброустойчивостью вала понимают его способность работать с динамическими прогибами, не превышающими допускаемых значений. Динамические прогибы вала появляются в результате действия на вал неуравновешенных центробежных сил, которые возникают от неизбежных при монтаже смещений центров тяжести вращающихся масс (мешалки, сечений вала) с оси вращения. Динамический прогиб направлен в сторону центробежной силы.

С ростом угловой скорости вала ω, его динамические прогибы уд сначала растут, достигая максимального значения уд.max при некотором значении ω=ωкр, которое называется критическим, а затем убывают (рис. 5). Угловая скорость вала при ω=ωкр называется резонансной, в связи с чем графическую зависимость уд=f(ω) на рис.6 называют резонансной кривой. Вертикальная линия, проходящая через координату ω=ωкр делит график уд=f(ω) на две области. Валы, работающие в области ω < ωкр называются жесткими. Валы, работающие в области ω > ωкр называются гибкими. Жесткие валы виброустойчивы в заштрихованной зоне I, где их динамические прогибы не превышают допускаемые значений. Гибкие валы виброустойчивы в зоне II, где их динамические прогибы также не превышают допускаемых значений. Длительность работы вала в зоне III - зоне повышенных динамических прогибов, недопустима, так как может привести к нарушению условий жесткости в местах, где эти условия выполнять необходимо. Это, в частности, касается мест установки подвижного уплотнения вала, где может быть нарушено условие жесткости по прогибам (уд ≤ [уд]) и места установки подшипников, где могут быть нарушены условия жесткости по угловым перемещениям вала.
1   2   3   4


написать администратору сайта