- •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
3.2.2.Расчет мешалки
Предварительно выбранная мешалка проверяется по допустимому крутящему моменту:
TКР ≤ [T], (105)
где [T] – допускаемый крутящий момент.
В нашем случае при TКР = 658,9 Н · м и [T] = 1000 Н · м [1, таблица Е.2, с.164] условие (105) выполняется.
Проверка прочности мешалки в месте среза углового таврового сварного соединения диска мешалки со ступицей:
(106)
где τс – касательные напряжения в материале швов, Па; Fср – сила среза сварных швов, Н; Аш – суммарная площадь биссекторного сечения угловых швов, м2; - допускаемое касательное напряжение для материалов швов, Па.
(107)
где φ=0,65 – коэффициент прочности сварного шва для таврового соединения двусторонним швом при сварке вручную.
[τ]’=0,65 · 146 = 94,9 МПа
Расчетная толщина перекладины SЛР и ребра жесткости SРР:
SЛР = SЛ – 2с (108)
SЛР = SЛ – 2с = 0,008 – 2·0,001 = 0,006 м
Рисунок 17. Схема к расчету угловых швов турбинной открытой мешалки
Сила среза сварного шва, Н:
, (109)
где Ткр – расчетный крутящий момент, Н∙м; dс – диаметр ступицы
Суммарная площадь сечения двухстороннего шва:
(110)
где k = 0,85 ∙ sд – катет сварных швов; sд= SЛ – толщина диска [1,таблица Е2, стр.164]
Аш = 2∙3,14∙0,11∙(0,7∙0,85∙0,008-0,001) = 2,6 ∙10-3 м2
Условие (106) выполняется.
3.2.3.Шпоночное соединение ступицы мешалки с валом
Крутящий момент с вала на ступицу мешалки передаётся при помощи призматической шпонки, размещённой в шпоночных пазах вала и ступицы. Боковые грани на половине своей высоты шпонки испытывают напряжения смятия σсм, а продольное сечение – напряжения среза τср. Шпонку рекомендуется изготавливать из того же материала, что и вал. Допускаемые напряжения [σ] принимают равными нормативным допускаемым напряжениям σ*.
Схема к расчёту шпоночного соединения
Рисунок 18
Для шпоночного соединения выполняется проверочный расчёт на смятие. Шпонка испытывает смятие с двух противоположных сторон: со стороны вала и со стороны ступицы.
Сила, вызывающая смятие:
, (111)
где d1 – диаметр участка вала под ступицу мешалки.
При d1 = 0,06 м [1, таблица Е5, с.170] получим
21963 Н
Поверхность смятия определяется по формуле:
АСМ = (l - b)(h – t) (112)
где l, b, h1 – длина, ширина и высота шпонки, м;
t – глубина шпоночного паза на валу, м.
Принимаем l = 0,11 м, b = 0,018 м, h = 0,016 м, t = 0,01 м [1, таблица 18, с.74]
АСМ = (0,11 – 0,018)∙( 0,16– 0,01) = 552·10-6 м2
Условие прочности шпонки на смятие:
σСМ = FСМ / АСМ ≤ [σСМ], (113)
где σСМ – напряжение смятия на боковые поверхности шпонки, Па;
[σ]СМ = 1.5[σ] – допускаемые напряжения на смятие материала шпонки, Па.
[σ]СМ = 1.5 · [σ] = 1,5 · 146 · 106 = 219· 106 Па
σСМ = 21963 / (552 · 10-6) = 39,8 · 106 Па
Условие прочности шпонки на смятие (113) выполняется.
3.2.4.Расчет муфты
Муфта соединяет вал привода с валом мешалки и передает крутящий момент. В нашем случае применяется фланцевая муфта.
Муфты, выбранные по диаметру вала при эскизной компоновке аппарата, проверяются на нагрузочную способность по условию:
ТРМ = ТКР /( η2· η3)≤ Тном (114)
где ТРМ - расчетный крутящий момент на участке вала под муфту, Н·м;
η2 – КПД подшипников;
η3 – КПД уплотнения;
Тном – номинальный крутящий момент для выбранного типоразмера муфты, Н·м.
Для выбранной муфты Тном = 1000 Н·м, для торцевого уплотнения η3 = 0.99, η2 = 0,99 [1, таблица Ж11, с.188]
.
ТРМ = 658.9 / 0,99 ·0,99= 672 Н·м ≤ 1000 Н·м
Условие (114) выполняется.