Подбор штуцеров и люков. Эскизы

 

Подсчитываем долговечность подшипника по формуле:

,

где - динамическая грузоподъемность, Н;

n -частота вращения подшипника;

р=3 - для шариковых подшипников.

 

207 ∙ > - условие выполняется.

 

 

 

 

Опора В. Выбираем подшипник шариковый радиальный сферический двухрядный

(ГОСТ 28428-90) средней серии, типа 1316.

d = 80 мм; C_r = 88 кН. [24.12.С.460]

Определяем эквивалентную нагрузку по формуле:

>e X=0,65, Y=4,52 [24.12.С.460]

Подсчитываем долговечность подшипника по формуле:

3,31 часов > часов -  условие выполняется.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.4.3 Расчёт рамной мешалки.

 1)Рассчитаем лопасти мешалки на изгиб.

Расстояние от оси до точки приложения равнодействующих сил, действующих  на лопасти:

 

,

где R – радиус мешалки, мм; R=578мм;  [3.С.13]

r – радиус ступицы; r =35мм;  [3.С.18]

;

Определяем значение равнодействующей силы:

,

где T’ – крутящий момент на валу;

z = 2 – количество лопастей рамной мешалки;

Изгибающий момент у основания  лопасти:

=709959,03 Н×мм

2) Расчёт момента  сопротивления лопасти мешалки. 

Определим расчётный  момент сопротивления лопасти при  изгибе в расчётном сечении.

Из условия прочности необходимый  момент сопротивления лопасти:

,  для стали 35ХМ по ГОСТ 5632-72:   ;  [1.С.11].

Фактический момент сопротивления  поперечного сечения лопасти  в месте присоединения её к  ступице:

 

Должно выполняться  условие . В нашем случае условие не соблюдается (1066,6 мм ³ < 3086,77мм ³), следовательно, конструктивно вводим рёбра жёсткости для лопастей.

 

 

 

3) Расчёт момента  сопротивления лопасти мешалки  с ребром жёсткости.

Толщину ребра жёсткости  принимаем равной толщине лопасти  мешалки: 

S₁ = S =8 мм.

Вылет ребра жёсткости  рассчитываем по формуле:

h = ,

где  d_cт. - диаметр ступицы, мм; d_{cт .}=70 мм по таблице [2.С.24];

h - вылет ребра жёсткости,  мм.

h = =36,63мм.

Определим фактический  момент сопротивления для лопасти с ребром жёсткости:

y₁ = OC₁ = =8/2= 4 мм;        

 

y₂ = OC₂₌ = = =22,315 мм;

 

Определим центр тяжести  основной фигуры:

y_C = ,

где  А₁ - площадь сечения лопасти, мм ²;

     A₂ - площадь сечения ребра жёсткости, мм ².

А₁ = b₁ × h₁ = 100 × 8= 800 мм ²;

А₂ = b₂ ×  h₂ = 8 ×  (36,63-8) = 229,04 мм ²; 

Следовательно:

y_C = = 9,62 мм.

Определим составной момент инерции сечения:

J_x = ,

где   а₁ - расстояние от С до С₁ , мм;

 

а₂ - расстояние от С до С₂ , мм.

а₁ = y_C - ОС₁ = 9,62 - 6 = 3,62 мм;

а₂ = h - y_C - = 36,63 – 9,62 -  =14,70 мм.

Следовательно:

J_x = = 108934,31 мм⁴.

Определим фактический  момент сопротивления:

= = = 11323,73 мм ³.

Проверим выполняемость  условия: >  W:

11323,73 мм ³ > 5299,83мм ³, условие прочности на изгиб выполняется

4) Расчёт длины и ширины  ребра жёсткости.

Длина ребра жёсткости  определяется по формуле:

l = 0,7 × d_м = 0,7 ×1250 =826 мм.

Ширина ребра жёсткости  определяется по формуле:

b₂ = 1,5×  b = 1,5 ×100 = 150,0 мм

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.4.4 Подбор шпонки.

1) Расчёт основных  размеров шпонки.

В соответствии с табличными данными диаметр вала под ступицу  равен 45 мм по ГОСТ 23360-78.

b – ширина шпонки, мм; b = 14 мм по таблице [1, табл. 24.29];

h – высота шпонки, мм; h = 9  мм по таблице [1, табл. 24.29];

Длина шпонки определяется по формуле:

l_шп. = l_cт  - (5 … 10) мм;

где  l_cт - длина ступицы, мм; l_cт = 110мм по таблице [3.C.18];

l_шп. = 110 - 10 = 100 мм.

Определим расчётную  длину шпонки, мм;

l_р = l_шп. - b = 100 - 14 = 86 мм;

2. Проверим условие смятия для шпонки.

Необходимо, чтобы выполнялось  условие смятия на шпонку:

s_{см <} [s_см],

где [s_см] - допустимое значение напряжения смятия, МПа.

Для материала марки 35ХМ [s_см] = 230 МПа.   

s_см =

,

где s_см - напряжение смятия, МПа;

s_см =

= 18,2 МПа

Условие прочности s_{см <} [s_см]  при расчёте выполняется:

(18,2 МПа _< 230МПа) 

                                                   Рис9. Шпонка

        

 

 

3.5 Выбор и проверочный  расчет опор-лап аппарата.

Размер опоры-лап  выбирается в  зависимости от внутреннего диаметра корпуса аппарата в соответствии с ОСТ 26-665-72.

1. Проверочный расчет элементов опоры:

          Выбираем типоразмер опоры и определяем допускаемую нагрузку на опору:

Тип 1. Исполнение 2.   [2.С.5]

a = 210 мм;   h = 345 мм;   d₀ = 35 мм;

a₁ = 250 мм;   h₁ = 24 мм;   d₁ = M30 мм;

a₂ = 150 мм;   l = 120 мм;   f = 60 мм;

b = 230 мм;   S₁ = 12 мм;   m = 14 кг;

b₁ = 170 мм;   k = 35 мм;  

b₂ = 160 мм;   k₁ = 60 мм; 

c = 40 мм;   R = 1100 мм;   

c₁ = 120 мм;   r = 20 мм;

Основная величина для расчета  нагрузки на одну опору:

где G_мах – максимальный вес аппарата, включающий вес аппарата, футеровки, термоизоляции, различных конструкций, опирающихся на корпус аппарата, максимальный вес продуктов, заполняющих аппарат или массу воды при испытании.

       n = 4 – количество опор-лап.

 

,

где ;

где   m_апп - масса аппарата, кг;

,

где - масса стенок аппарата, кг;

- масса рубашки, кг.

,

где - объем стенок аппарата, м³;

r_ст - плотность стали, r_ст = 7,85×10 ³кг/м ³.

 

 

,

где      V_цил - объём цилиндрической обечайки, м ³;

V_эл - объём эллиптической крышки, м ³;

- объём конического днища,  м ³.

где   D_н - наружный диаметр аппарата, м;

D_вн -  внутренний диаметр аппарата, м; D_вн = 1,4 м;

- длина обечайки, м.

 

, 
где -объем стенок рубашки, м³:

,

m_пр - масса привода, кг; m_пр=615 кг;

m_меш - масса мешалки, кг; m_меш =47кг;

m_в - масса вала, кг; m_в =127,31 кг;

m_упл - масса уплотнения, кг; m_упл =60 кг;

m_муф – масса муфты, кг; m_муф = 18 кг;

m_воды - масса воды, кг;

m_лап - масса одной лапы, кг; m_лап=14 кг.

Проверка опоры на грузоподъемность:   [G];

             [G]=63кН- допускаемая нагрузка на опору

41023,94 Н < 63000 Н - условие выполняется

2. Определяем фактическую  площадь подошвы прокладочного  листа опор;

,

            где a₂, b₂ – размеры подкладного листа, мм;

3. Определяем требуемую  площадь подошвы подкладного  листа из условия прочности  бетона фундамента:

где - допускаемое удельное давление

В качестве материала  под фундамент для  данной  конструкции аппарата с перемешивающим устройством выбираем  бетон марки 200, так как он по своим качествам ничем не уступает кирпичу и является более дешёвым материалом.

Для бетона марки 200 [q] = 14 МПа.

При этом  должно выполняться  условие  А_{треб ≤} А_факт.  В нашем случае условие соблюдается ( ), следовательно, размеры площади подкладного листа выбраны верно.

 

4. Проверим вертикальные  ребра опор на сжатие и устойчивость.

Напряжение сжатия в ребре продольном изгибе:

,

 

 

где 2,24 – поправка на действие неучтенных факторов;

k₁ – коэффициент, определяемый по графику в зависимости от гибкости ребра λ

,

 

 

где - гипотенуза ребра для опоры-лапы.

.

 Следовательно,  k₁ = 0,62 [2.С.3]

z_p = 2 – число ребер в опоре;

S₁ = 12 мм – толщина ребра;

b = 230 мм – вылет ребра;

- допускаемое напряжение для  ребер опоры;

k₂ – коэффициент уменьшения допускаемых напряжений при продольном изгибе; для опор типа 1: k₂=0,6;

 

Проверим условие на напряжение сжатия в ребре и устойчивость  при продольном изгибе:

,            

6,89 МПа < (0,6·100) МПа  - условие выполняется

5. Проверим на срез  прочности угловых швов, соединяющих  ребра с корпусом аппарата:

,

где - длина катета шва;

       L – общая длина швов;

       - допускаемое напряжение в сварном шве ( 80 МПа);

 

- условие выполняется.

Эскиз опор-лап представлен на рисунке 7.

 

 

 

 

 

 

 

 

3.6 Подбор муфты

 

Муфта – устройство, служащее для  соединения валов между собой  или с деталями, свободно насаженными  на валы, с целью передачи вращающего момента.

Фланцевая муфта применяется для соединения строго соосных валов. Муфта состоит из двух полумуфт, имеющих форму фланцев. Полумуфты насаживают на концы соединенных валов и стягивают болтами. Для центрирования фланцев один из них имеет круговой выступ, а другой - соответствующую выточку. Полумуфта соединена с валом призматической шпонкой.

Фланцевые муфты обеспечивают надежное соединение валов и могут передавать большие моменты, по конструкции  дешевы.

Муфта подбирается в соответствии с диаметром вала по ОСТ 26-01-1226-75; Габарит 3, исполнение 2.[1.С.26]                         

 

d = 80 мм;       n = 6

D = 260 мм;       L = 170 мм;

D₁ = 220 мм;       l = 28 мм;

d₀ = 160 мм;       l₁ = 38 мм;

d₁ = 180 мм;       b = 5 мм;

d₂ = 150 мм;       l₂ = 28 мм;

d₃ = 135 мм;       T = 2200 H∙м;

d_б = М16 ;       m = 50,6 кг.

Эскиз муфты представлен на рисунке 8.

 

3.7 Подбор фланцевого соединения. Эскиз

Фланцевые соединения –  наиболее распространенный вид разъёмных  соединений в химическом машиностроении, обеспечивающий прочность и герметичность, быструю сборку и разборку, простоту изготовления.

 

 

3.7.1 Расчёт уплотнения фланцевого соединения

В соответствии с условием давления и температуры среды  принимаем плоские приварные  швы, условное давление до 1,6 МПа, температура  до 300 ^оС.

Расчет стальных фланцевых соединений проводится в соответствии с ОСТ 26-373-78.

1)Расчетная  температура элементов фланцевого  соединения.

- расчетная температура фланцев.

- расчетная температура болтов.