Аппарат с мешалкой
Курсовой проект - Разное
Другие курсовые по предмету Разное
6 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?1,1?стgsmax(?DH+2?D2/4)(48)
где ?ст=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 (?с=840 кг/м3>берем ?воды=1000 кг/м3).
Gс=?жgV(50)
где ?ж - 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
ЭлементОбъем заполнения элемента в аппарате с эллиптическим днищемЦилиндрическая частьVц=0,25?D2(Нс-0,25D)=0.25*3.14*32*(3.6-0.25*3)=20.14 м3ДнищеVд=?D3/24=3,14*33/24=3,53 м3р=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;
Gс=?жgVр=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
?ф=Gоп/Ап=Gоп/ab ? [?]ф(54)
где ?ф - напряжение в фундаменте под опорой, Па;
Ап - площадь основания опоры (а=0,5м; b=0,45м), м2;
[?]ф - допускаемое напряжение для бетона по ГОСТ 25192-82 при сжатии, Па.
?ф=134665/0,5*0,45=0,6*106 Па=0,6 МПа
г) Устойчивость ребер (косынок) опор-стоек проверяется по напряжению сжатия, Па:
?с=1,2Gmax/zопzрbs ? [?]у(55)
[?]у=?кр/nу=3,6Еs2/nуh2(56)
где [?]у - допускаемое напряжение на устойчивость, Па;
?кр - 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.
[?]у=3,6*1,925*1011*(25*10-3)2/5*(1240*10-3)2=56,3*106 Па=56,3 Мпа
?с=1,2*403994/3*2*0,45*0,025=7,2*106 Па=7,2 МПа
?с < [?]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 [?] для материала вала принимают равными нормативным допускаемым напряжениям ?*. 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
Ткр=КдNм/?(57)
где Кд - коэффициент динамичности нагрузки (для лопастных мешалок Кд=2);м - мощность, потребляемая мешалкой на перемешивание, Вт;
?=?n/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=?d13/16(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
?кр=Ткр/Wр ? [?]кр(59)
где ?кр - максимальное напряжение в сечении вала, Па;
?кр=0,5[?]=0,5*113,4*106=56,7*106 Па=56,7 МПа
допускаемое напряжение на кручение,