- •Содержание
- •Введение
- •1.Цель и задачи проекта
- •2.Эскизный проект
- •2.1.Выбор конструкционных материалов
- •2.2.Определение расчётной температуры
- •2.3.Выбор допускаемых напряжений конструкционного материала
- •2.4.Определение рабочего, расчётного, пробного и условного давлений
- •2.5.Выбор и определение параметров комплектующих элементов
- •2.6.Эскиз компоновки аппарата
- •2.7.Оценка надежности выбранного варианта компоновки
- •3.Технический проект
- •3.1.Расчёт элементов корпуса аппарата
- •3.1.1.Определение коэффициентов сварных швов и прибавки для компенсации коррозии
- •3.1.2.Предварительный расчёт толщины стенок оболочек из условия прочности
- •3.1.3.Предварительный расчёт толщины стенок оболочек из условия устойчивости
- •3.1.4.Определение исполнительной толщины стенок оболочек
- •3.1.5.Определение допускаемых давлений
- •Расчёт допускаемых (предельных) внутренних давлений
- •Расчёт допускаемых (предельных) наружных давлений
- •3.1.6.Укрепление отверстий
- •Определение наибольшего диаметра отверстия в оболочке, не требующего дополнительного укрепления:
- •Расчет укрепления отверстия люка
- •3.1.7.Расчет фланцевого соединения
- •3.1.8.Расчет опор и монтажных цапф аппарата
- •Проверочный расчёт опор и монтажных цапф
- •Проверка прочности бетона на сжатие
- •Проверка прочности сварных швов ребер опор-лап
- •3.2.Расчёт элементов механического перемешивающего устройства
- •3.2.1.Расчет вала перемешивающего устройства Расчёт на прочность
- •Расчёт вала на виброустойчивость
- •Расчет вала на усталость
- •3.2.2.Расчет мешалки
- •3.2.3.Шпоночное соединение ступицы мешалки с валом
- •3.2.4.Расчет муфты
- •Заключение
- •2.Укрепление отверстий:
- •Список использованных источников
3.1.8.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. Максимальный вес аппарата Gmax рассчитывается с учётом веса всех составных частей аппарата и максимального веса среды:
Gmax = Gк + Gпр + Gc (61)
где Gк – вес корпуса вместе с теплоизоляцией, внутренними устройствами и уплотнением, Н;
Gпр – вес механического перемешивающего устройства, Н;
Gc – максимальный вес среды в аппарате, Н.
Приближенное значение веса корпуса аппарата:
Gк = 1,1 · ρст · g · smax · (π · D · H + 2 · 0.25 · π · D2) (62)
где ρст – плотность стали, кг/м3;
smax – максимальная исполнительная толщина стенки, м;
Н – высота корпуса аппарата, м.
Принимаем ρст = 7850 кг/м3, smax = 0,01 м , Н = 3,22 м [1, таблица В.7, с.129].
Вес корпуса составляет:
Gк = 1,1 · 7850 · 9,81 · 0,01 · (π · 1,8 · 3,22 + 2 · 0.25 · π · 1,82) = 19,7 · 103 Н.
Вес привода определяется по формуле:
Gпр = 1,2 · Мпр · g, (63)
где Мпр – масса привода, кг.
Принимаем Мпр = 800 кг [1, таблица Ж.4, с.178].
Gпр = 1,2 · 800 · 9,81 = 9,4 · 103 Н.
При расчёте максимального веса рабочей среды, предполагают, что аппарат объёмом V заполнен полностью глицерином:
Gс = ρС · g · V, (64)
где V = 6,3 м3 – объем аппарата.
Gс = 1200· 9,81 · 6,3 = 74,1 · 103 Н
Максимальный вес аппарата:
Gmax = 19,72 · 103 + 9,41 · 103 + 74,1 · 103 = 103,2 · 103 Н
Проверочный расчёт опор и монтажных цапф
Выбранный типоразмер опоры и цапфы проверяется на грузоподъёмность по условию:
, (65)
где G1 – расчётная нагрузка на одну опору;
Gдоп – допускаемая нагрузка на опору;
zon - число опор.
Нагрузка на одну опору – лапу (zоп = 4):
G1 = 103,2 · 103 / 4 = 25,8 · 103 Н.
Не превышает допускаемого значения Gдоп = 40 кН [1, таблица Д.1, с.157].
Проверка цапф на грузоподъёмность:
G2 = (Gmax – Gпр – Gc ) / zЦ (66)
где G2 – расчётная нагрузка на одну цапфу;
Gдоп.ц - допускаемая грузоподъёмность цапфы, H;
Нагрузка на одну цапфу (zЦ = 2):
G2 = (103,2 · 103 – 9,4 · 103 - 74,1 · 103 ) / 2 = 9,8 · 103 Н.
меньше допустимой нагрузки Gдоп.ц = 40 кН [1, таблица В.13, с.139].
Проверка прочности бетона на сжатие
Проверка прочности бетона на сжатие проводится по условию:
, (67)
где σФ – напряжение в фундаменте под опорой, Па;
[σ]Ф– допускаемое напряжение для бетона при сжатии, Па;
AП = a · b – площадь основания опоры, м2.
Допускаемое напряжение для бетона марки 200 ГОСТ 25192-82 при сжатии составляет [σ]Ф = 11 МПа [1, с.55].
Проверка прочности для опоры – лапы (a = 0,145м, b = 0,21м, [1, таблица Д.1, с.157], G1 = 25,8 · 103 Н):
Проверка прочности сварных швов ребер опор-лап
Прочность угловых сварных швов, соединяющих рёбра опор - лап с корпусом аппарата, проверяется по условию:
(68)
где τc – напряжение среза в швах, Па;
k – катет сварных швов, м;
lШ – общая длина сварных швов с учётом непровара, м
[τ]Ш - допускаемое напряжение для материала швов, Па;
Катет сварного шва определяется соотношением:
k = 0.85s, (69)
где s – толщина ребра опоры, м. s = 0,008 м [1, таблица Д.1, с.157]
Общая длина сварных швов с учётом непровара:
lш = 2 · zР ·(h – 4 · k), (70)
где zР = 2 – число ребер опоры;
h – высота ребра, м. h = 0,360 м [1, таблица Д.1, с.157]
k = 0.85 · 0,008 = 0,0068м
lш = 2 · 2 · (0,360 – 4 · 0,0068) = 1,33 м
Допускаемое напряжение для материала швов:
[τ]Ш = φ · [σ]Р, (71)
где φ – коэффициент прочности сварных швов,
[σ]Р – допускаемое напряжение материала опор
Коэффициент прочности швов таврового сварного соединения при сварке вручную двухсторонним угловым швом φ = 0.65. Для стали марки Ст3сп допускаемое напряжение составляет [σ]Р =154 МПа.
[τ]Ш = 0,65 · 154 = 98,8 МПа
Напряжение среза в швах:
τС = 25800 / (0,7 · 0,0068 · 1,33) = 4,1· 106 Па
Условие прочности (68) выполняется.