Аппарат с мешалкой
Курсовой проект - Разное
Другие курсовые по предмету Разное
ковых швов рамных и лопастных мешалок
Рекомендуемая высота сечения лопасти вместе с ребром жесткости, м:
hТ=(?dс)/8(87)
где dс - диаметр ступицы, м.
hТ=(3,14*0,15)/8=0,05888 м=58,88*10-3 м
Площади поперечных сечений (м2) лопасти Ал и ребра жесткости Ар вычисляют по следующим формулам:
Ал=bлSлр(88)
Ал=0,18*12=2,16*10-3 м2
Ар=(hт-Sлр)Sрр(89)
Ар=(58,88-12)*10-3*12*10-3=0,563*10-3 м
где bл - ширины лопасти (bл=180 мм); Sлр,Sрр - расчетные толщины лопасти и ребра жесткости мешалки (82а,82б), м.
Расстояние между центрами тяжести сечений лопасти и ребра жесткости, м:
а=0,5hт(90)
а=0,5*58,85*10-3=29,44*10-3 м
Расстояние от начала координат системы Z-Y (центр тяжести лопасти) до центра тяжести всего сечения, м:
zс=Ара/(Ал+Ар)(91)
zс=0,563*10-3*29,44*10-3/(2,16+0,563)*10-3=6,08*10-3 м
Осевой момент инерции сечения стыкового сварного шва для лопасти с ребром жесткости относительно найденной нейтральной оси Y, м4:
IY=Sлр3bл/12+zс2Ал+(hт-Sлр)3Sрр/12+(а-zс)2Ар(92)
IY= 0,0123*0,18/12 + (6,08*10-3)2*2,16*10-3 + (0,059 - 0,012)3 * 0,012/12 +
(29,44 - 6,08)2*10-6*0,563*10-3=616,6*10-9 м4
Координата опасных точек, в которых действуют максимальные напряжения при изгибе определяются по формуле, м:
zmax=hT-0,5Sлр-zc(93)
zmax=0,0588-0,5*0,012-6,08*10-3=46,7*10-3 м
Осевой момент сопротивления WY сечения стыкового шва, м3:
Y=IY/zmax(94)Y=616,6*10-9/(46,7*10-3)=13,2*10-6 м4
Проверка прочности мешалок в месте приварки лопастей к ступице выполняются по условию прочности на изгиб
?=Ми/WY ? [?](95)
[?]=?[?](96)
где ? - максимальное напряжение в материале шва, Па;
[?] - допускаемое напряжение для материала сварного шва, Па;
[?] - допускаемое напряжение для материала мешалки при расчетной температуре, Па;
?=0,8 - коэффициент прочности стыкового сварного шва для таврового соединения двусторонним швом при сварке вручную.
[?]=0,8*142*106=113,6*106 Па
?=1205,5/(13,2*10-6)=91,3*106 Па
?=91,3 МПа < [?]=113,6 МПа
.2.3 Шпоночное соединение ступицы мешалки с валом
Крутящий момент с вала на ступицу мешалки передается при помощи призматической шпонки (рис.9), размещенной в шпоночных пазах вала и ступицы. Боковые грани на половине своей высоты шпонки испытывают напряжения смятия ?см, а продольное сечение - напряжение среза ?ср. Шпонку рекомендуется изготавливать из того же материала, что и вал. Допускаемые напряжения [?] принимаются равные нормативным допускаемым напряжениям ?* при температуре рабочей среды.
Рис. 9 Схема к расчету шпоночного соединения
Для ступиц мешалок рекомендуется применять высокие шпонки, размеры поперечного сечения которых выбирают исходя из диаметра вала d1 на участке под ступицей.
Длину призматической шпонки еш (м) назначают конструктивно с учетом высоты ступицы hc(hc=200мм).
еш=hc-(0,01ч0,02)(97)
Полученное значение до стандартного еш из ряда (по ГОСТ 23360-70), мм.
еш=200-(0,01ч0,02)>180мм
Сила, вызывающая смятие, Н:
F=Tкр/(0,5d1)(98)
где d1 - диаметр вала под ступицу мешалки (см. рис.9).
F=2692/(0,5*0,08)=67300 Н
Минимальная поверхность смятия (м2) определяется по формуле
Асм=(еш-b)(h-t)(99)
Таблица 10
Размеры сечений высоких шпонок и пазов по ГОСТ 10748-79, мм
Диаметр валаРазмер сечений шпонокГлубина пазаd1brmaxhешtt1Свыше 75 до 8522,00,620,063-25012,08,4
Асм=(180-22)*(20-12)=1264 мм
Условие прочности шпонки на смятие:
?см=F/Асм ? [?]см(100)
где ?см - напряжение смятия на боковой поверхности шпонки, Па;
[?]см=1,5[?]см=1,5*126*106=189*106 Па
допускаемое напряжение на смятие материала шпонки, Па.
?см=67300/1,264=53244 Па < [?]см=189*106 Па
.2.4 Муфты
Муфты, выбранные по диаметру вала при эскизной компоновке аппарата, проверяются на нагрузочную способность по условию:
Тр.м=Ткр/?3 ? Тном(101)
где Тр.м - расчетный крутящий момент на участке вала под муфту, Н*м;
?3 - КПД подшипников и уплотнения, вводимые в расчет с учетом схемы привода (?3=0,98);
Тном - номинальный (допустимый) крутящий момент для выбранного типоразмера муфты (соединение валов продольно-разъемной муфтой, т.к используется 2-ой привод 3-его габарита, имеющий значительный вес), Н*м.
Тр.м=2692/0,98=2747 Н*м?2,7 кН*м < Тном=4 кН*м
.2.5 Сальниковое уплотнение
Марка набивки по ГОСТ 5152-84 - АП (асбестовая с антифрикционной добавкой).
Требуемое давление втулки на сальниковую набивку рс, Па:
рс=(рраб/k)е(4?kh/(dk-d))(102)
где k=px/py=0,5 - коэффициент бокового давления сальниковой набивки;
?=0,1 - среднее значение коэффициента трения между набивкой и валом, набивкой и стенкой камеры;
h=110 мм - высота набивки, м;
d,dk - соответственно диаметр вала и камеры (d=95 мм,dk=120 мм), м.
рс=(0,9/0,5)*2,74(4*0,1*0,5*110/(120-95))=4,37 МПа
Рисунок 10 - Схема к расчету сальникового уплотнения: 1 - вал, 2 - втулка нажимная, 3 - набивка, 4 - корпус, 5 - шпилька
Усилие затяга шпилек нажимной втулки определяется по формуле
Fз=(?/4z)(dk2-d2)pc(103)
где z число шпилек (z=8).
Fз=(3,14/4*8)(1202-952)*4,37=2305 Н
Шпильки проверяются на прочность по условию
?=1,3Fз/Аб ? [?]ш(104)
где ? - расчетное напряжение, Па; 1,3 - коэффициент, учитывающий напряжение кручения, возникающие при затяжке шпилек в процессе эксплуатации уплотнения; Аб - расчетная площадь сечения шпильки (Аб=76*10-6 м2), м2; [?]ш=?* - допускаемое напряжение для материала шпильки из стали 40 при температуре среды, Па.