Аппарат с мешалкой
Курсовой проект - Разное
Другие курсовые по предмету Разное
Па.
?кр=2692/(100,48*10-6)=26,79*106 Па=26,79 МПа < [?]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 ?, его динамические прогибы уд сначала растут, достигая максимального значения уд.max при некотором значении ?=?кр, которое называется критическим, а затем убывают (рис. 5). Угловая скорость вала при ?=?кр называется резонансной, в связи с чем графическую зависимость уд=f(?) на рис.6 называют резонансной кривой. Вертикальная линия, проходящая через координату ?=?кр делит график уд=f(?) на две области. Валы, работающие в области ? ?кр 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.
Рис. 5 - Зависимость динамических прогибов вала уд от угловой скорости ?
Кроме того, центробежные силы при значительных динамических прогибах могут вызвать опасные изгибающие моменты в некоторых сечениях вала и привести его к поломке из-за нарушения условия прочности. Наиболее надежной следует считать работу вала в зоне I, так как после пуска вал не проходит через опасную зону III, однако гибкие валы экономичнее жестких по затратам материала, поскольку при прочих равных условиях имеют заметно меньший диаметр. Гибкие валы с мешалками, работающие в зарезонансной зоне допускают к запуску только в жидкости, так как она демпфирует колебания вала, т.е. уменьшают прогибы. Зона IV - зона неустойчивой работы вала с мешалкой в жидкости.
Расчет критической скорости выполняется на основе РДРТМ 26-01-72-82.
Длина консоли вала, т.е. расстояние от нижнего подшипника до середины ступицы, м:
е1=Н+h0+h1-hм(60)
где Н - высота корпуса аппарата ( Н=4880мм); h0 - высота опоры (бобышки) для стойки в привода (h0=60мм); h1 - расстояние от нижнего подшипника в приводе до опоры под привод на крышке корпуса аппарата (h1=820мм), м; hм - расстояние от днища корпуса до середины ступицы мешалки (см.табл.3), м.
е1=(4880+60+820-540)*10-3=5,22 мм
Правильность расчетной длины е1 контролируется ее соответствием длине е1 на эскизе компоновки аппарата.
Полная длина вала, м:
е=е1+е2(61)
где е2 - длина пролета, т.е. расстояние между подшипниками (е2=800мм), м.
е=5,22+0,8=6,02 м
Относительные длины консоли ?1 и пролета ?2.
?1=e1/e(62)
?1=5,22/6,02=0,8671
?2=1-?1(63)
?2=1-0,8671=0,1329
Масса вала, кг
mв=(?/4)d2?стe(64)
где d - диаметр вала (d=95 мм), м; ?ст=7850 кг/м3 - плотность стали.
mв=(3,14/4)*0,0952*7850*6,02=334,8 кг
Коэффициент приведения массы вала q вычисляется по формуле (65) или приближенно определяются по графику (рис.6).
q=(8?25+140?22 ?13+231?2 ?14+99?15)/420?12(65)
q=(8*0,13295+140*0,13292*0,86713+231*0,1326*0,86714+99*0,86715)/420
,86712=0,21
Правильность выполнения расчета контролируется по графику
Рис. 6 Коэффициент приведения масса вала q=f(?1)
Осевой момент инерции поперечного сечения вала, м4
Iz=?d4/64(66)
Iz=3,14*0,0954/64=3,996*10-6 м4
Приведенная жесткость вала, Н/м
Кпр=(3ЕIz)/(е12 е)(67)
Кпр=(3*1,91*1011*3,996*10-6)/(5,222*6,02)=13959 Н
Приведенная суммарная масса мешалки и вала, кг
mпр=m+qmв(68)
где m - масса мешалки (m=54 кг)
mпр=54+0,21*334,8=124,3 кг
Критическая угловая скорость вала в воздухе ?кр, рад/с
?кр= v Кпр/mпр(69)
?кр= v 13959/124,3=10,6 рад/с
Виброустойчивость вала проверяют по условию:
а) жесткий вал
?/?кр ? 0,7(70а)
б) гибкий вал
,3 ? ?/?кр ? 1,6(70б)
где ? угловая скорость вращения вала, рад/с.
?/?кр=2,6/10,6=0,245 ? 0,7=> условие выполняется для жесткого вала
Предельная угловая скорость для жесткого вала
?пр=0,7?кр(71)
?пр=0,7*10,6=7,4 об/мин
в) Проверочный расчет вала на усталость
Усталость материала - изменение состояния материала в результате длительного действия переменной нагрузки, приводящее первоначально к появлению в детали микротрещин, далее к их прогрессирующему нарастанию, а затем к внезапному разрушению после определенного срока эксплуатации. При этом величина максимальных переменных напряжений в детали может быть существенно ниже предела текучести ?т.
Цель проверочного расчета вала на усталость заключается в определении коэффициента запаса S прочности по переменным напряжениям и сравнении его с допускаемым значением [S]. Проверке подлежит одно из опасных сечений вала: участок вала