Курсовая работа: Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Координата опасных сечений по жесткости   

Координата опасных сечений по прочности

Масса мешалки                                                

Материал вала                                                  Сталь 12Х18Н10Т

Частота вращения вала                                             

Диаметр аппарата                                             D=2,4 м

Тип мешалки                                                     лопастная

Диаметр мешалки                                            

Число мешалок                                                 

Мощность потребления при перемешивании  N = 10000 Вт

Плотность материала вала                              

Модуль продольной упругости                       E=2*1011Па

Рисунок 7 Расчетная схема вала

2.1.2   Расчет на виброустойчивость

Относительная длина консоли

Безразмерный динамический прогиб вала в центре тяжести мешалки

Выбираем по

Угловая скорость вала

Безразмерный коэффициент учитывающий приведенную массу вала

Где:  - плотность материала вала

 - модуль упругости. Выбираем по[4]

Приведенная масса мешалки

Расчетный диаметр вала

Где:

Принятый диаметр вала берем из стандартных величин

d = 65 мм

Линейная масса вала

Относительная масса мешалки

Корень частотного уравнения выбираем по [4]

Момент инерции сечения вала

Первая критическая угловая скорость

Условие виброустойчивости

 условие выполняется

2.1.3   Расчет на жесткость и прочность

Эксцентриситет массы мешалки

Относительная координата относительного по жесткости сечения

Безразмерный динамический прогиб вала в опасном поперечном сечении выбираем по [4] по значениям

Приведенный эксцентриситет массы мешалки

Приведенная масса вала

Радиальные зазоры опор]

Где:  - зазор для радиального однорядного подшипника

 - подшипника скольжения

Смещение оси вала от оси вращения за счет начальной изогнутости вала

Где:  - Начальная изогнутость вала в точке приведения В

Смещение оси вала от оси вращения в точке приведения В за счет зазоров в опорах

Приведенный эксцентриситет массы вала с мешалками

Динамический прогиб оси вала в точке приведения В

Динамическое смещение центра тяжести мешалки

Динамическое смещение оси вала в опасном по жесткости сечении

Динамическое смещение оси вала в точке приведения В

Допускаемое смещение вала в зоне уплотнительного устройства (по ОСТ 26-01-1244-75)

т.к. уплотнение торцевое

Условие жесткости

Условие выполняется

Сосредоточенная центробежная сила действующая на мешалку

Приведенная центробежная сила действующая на вал в точке приведения В

Реакция опоры А

Реакция опоры Б

Изгибающий момент в опасном по прочности сечении

Крутящий момент в опасном по прочности сечении

Момент сопротивления вала в опасном по прочности сечении

Эквивалентное напряжение в опасном по прочности сечении

Допускаемое напряжение

Где:  - Предел выносливости

 - Коэффициент концентрации напряжений

n = 1,8 - Запас прочности

 - Масштабный фактор. Выбираем по [4]

Условие прочности

Условие выполняется

2.1.4   Итог

Окончательно принимаем диаметр вала равный 65 мм

2.2      Расчет на прочность корпуса аппарата

Расчет производится по ГОСТ 14249-89 “Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность” [7]

2.2.1   Основные исходные данные для расчета

Плотность обрабатываемой среды                           

Плотность среды в рубашке                  

Давление в рубашке              

Давление в аппарате                                        

Рабочая температура                                       

Внутренний диаметр аппарата                        

Диаметр сливного штуцера                   

Срок эксплуатации аппарата                                    

Высота аппарата находящаяся под рубашкой        

Рисунок 8 Расчетная схема цилиндрической части обечайки под действием внутреннего и наружного давления.

2.2.2   Гидростатическое давление в аппарат

g=9.8 – ускорение свободного падения

так как гидростатическое давление составляет больше 5 % от давления в аппарате, то расчётное давление в аппарате равно

2.2.3   Расчет на прочность цилиндрической обечайки

Расчет производится по ГОСТ 14249-89 “Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность”

2.2.3.1           толщина стенки цилиндрической обечайки

расчетная толщина стенки цилиндрической обечайки нагруженной внутренним давлением

Где: - допускаемое напряжение при расчётной температуре

 - коэффициент прочности продольного шва цилиндрической или конической обечаек

Прибавка на коррозию

Где: - скорость коррозии

Минусовой допуск на листовой прокат

Технологическая добавка для цилиндрической обечайки равна нулю т.к. обечайка изготавливается методом вальцовки.

с3=0

Суммарная прибавка к расчетной толщине цилиндрической обечайки

Условие применяемости формулы

Условие выполняется

Расчетная толщина стенки при действии наружного давления

Где: =0,7 – Коэффициент. Определяется по монограмме [7]

Условие применяемости формулы

Условие выполняется

Из двух значений выбираем наибольшее

Из стандартного ряда выбираем ближайшее большее

2.2.3.2           Допускаемое внутреннее избыточное давление

Условие выполняется

2.2.3.3           Допускаемое наружное давление

Допускаемое наружное давление из условия прочности

Допускаемое наружное давление из условия устойчивости в пределах упругости

Где: =2,4 – коэффициент запаса прочности

 - высота аппарата находящаяся под рубашкой

Допускаемое наружное давление с учетом обоих условий

2.2.3.4           Допускаемое осевое сжимающее усилие

Осевая сила, вызванная наружным давлением:

Где:  - Вес среды в аппарате

Допускаемое осевое сжимающее усилие из условия прочности, Н:

Допускаемое осевое сжимающее усилие из условия устойчивости в пределах упругости

Допускаемое осевое сжимающее усилие с учетом обоих условий

.

2.2.3.5           Условие устойчивости обечайки

Условие выполняется

2.2.3.6           Вывод

Для работы аппарата под воздействием внешних и внутренних сил, толщина цилиндрической обечайки должна быть не менее 20 мм.

2.2.4   Расчет на прочность эллиптической крышки

Расчет производится по ГОСТ 14249-89 “Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность”

Рисунок 9 Расчетная схема эллиптической крышки под действием внутреннего давления.

Радиус кривизны в вершине эллиптической крышки

Страницы: 1, 2, 3