1. Задание на проектирование.

Вариант 18

Рассчитать основные элементы корпуса аппарата, нагруженного внутренним давлением P=0,4МПа и наружным давлением в рубашке аппарата P_руб=0,3МПа по следующим данным: температура стенок аппарата t=100°C; внутренний диаметр аппарата Д_В=900мм; высота обечайки Н=1800мм; крышка эллиптическая; срок эксплуатации T_a=20лет; днище эллиптическое; диаметр выходного штуцера Д₀=50мм; рабочая среда аппарата - водный раствор глицерина (концентрация 20%), плотность среды ρ=1050кг/м³; потребляемая мощность мешалки N_M=4,8кВт; угловая скорость мешалки n_M =290об/мин.

Задачи курсового проектирования:

1. Закрепить и углубить знания, полученные при изучении общетехнических дисциплин.

2. Научиться самостоятельно решать несложные конструктор­ские задачи.

3. Приобрести навыки работы со справочной литературой, государственными и отраслевыми стандартами, освоить принципы оформле­ния конструкторской документации на разрабатываемые изделия маши­ностроения.

Темой проекта является проектирование аппарата, нагруженного внутренним и наружным давлением, и привода для механического пере­мешивающего устройства аппарата. Кинематическая схема привода приведена на рис. I.,

Рис. I.. Кинематическая схема привода:

1 - электродвигатель; 2 - муфта; 3 - одно­ступенчатый косозубый редуктор; 4 - аппарат с мешалкой

В ходе проектирования выполняется расчет основных элементов аппарата находящегося под внутренним и наружным давлением с заданной рабочей средой и температурой. К перемешивающему устройству подбирается привод, для которого выполняются кинематический, энергетический и силовой расчеты. Определяются основные размеры деталей передачи из условий прочности и жесткости, а также подбираются подшипники и муфты.

2. Расчет вертикального аппарата, нагруженного внутренним давлением.

Рассчитать основные элементы корпуса аппарата, нагруженного внутренним давлением p = 0,4МПа и наружным давлением в рубашке аппарата р_руб = 0,3 МПа по следующим данным: температура стенок аппарата t = 100°C; внутренний диаметр аппарата Д_в = 900 мм; высота обечайки Н = 1800 мм; крышка эллиптическая; срок эксплуатации T_a = 20 лет; днище эллиптическое, диаметр выходного штуцера Д_о= 50 мм; рабочая среда аппарата – глицерин, плотность среды ρ = 1050 кг/м³; потребляемая мощность мешалки N_M = 4,8 КВт; угловая скорость мешалки n_M = 290 об/мин.

2.1. Выбор материала для обечайки днища и крышки

Из условия коррозионной стойкости по табл.1 приложения выбираем материал обечайки (днища, крыши) - сталь 15X5M co скоростью проникновения коррозии П=^-3 м/год.

Прибавка к расчетной толщине стенки аппарата определяется по формуле (3.I):

=м.

Поправка С находится в пределах допустимых величин ( м).

Допускаемое напряжение для материала определяется по формуле (3.5):

,

Для сталB 15X5M по табл.4 приложения при t=100⁰C принимаем =141МПа:

МПа.

2.2. Определение толщины стенки обечайки, днища, крышки из условия прочности при действии внутреннего давления.

2.2.1. Определение толщины стенки обечайки

Толщина стенки обечайки определяется по формуле (3.8):

,

где Р ₁- рабочее внутреннее давление в аппарате, МПа,

Р₁ =Р+Р _гидр ,

Р- давление в аппарате над свободной поверхностью жидкости, Р= 0,4 МПа;

Р_гидр- гидростатическое давление рабочей жидкости (глицерина),

Р_гидр =,

здесь - плотность рабочей жидкости, для глицерина = 1050 кг/м³; - расстояние от свободной поверхности жидкости до нижней точки рассчитываемого элемента, м. При заполнении на 0,75 высоты обечайки

м

МПа,

При отношении гидростатического и рабочего давления более 5 % принимают

+P_гидр, следовательно

Толщина стенки цилиндрической обечайки аппарата

м

Принимаем по нормальному ряду мм.

2.2.2 Определение толщины стенки эллиптического днища.

Толщина стенки эллиптической крышки определяется по формуле

где P₃ – расчетное давление для эллиптического днища, Па.

Учитывая величину гидростатического давления P₃ =P₁, (φ=1,0).

Но поскольку толщина днища должна быть не меньше толщины обечайки принимаем S₃=6 мм.

Исполнительная толщина стандартного эллиптического днища, работающего в области упругих деформаций, т. е. при

равна

Где R=Д_в; К_э - коэффициент, зависящий от ; P₃ – давление на стенки днища.

Кэ=0.92

Принимаем исполнительную толщину днища 6 мм.

2.2.3. Определение толщины стенки стандартной эллиптической крышки

Толщина стенки эллиптической крышки определяется по формуле (3.10):

где – давление на крышку, МПа; (гидростатическое давление отсутствует).

мм

Принимаем (см. таблицу 5 приложения).