Конструкция химического аппарата

Выбор расчётной схемы.

Каждому конструктивному решению крепления вала соответствует своя расчетная схема.

1.Жесткое соединение валов мотор - редуктора и мешалки (продольно-разъёмной муфтой). Если при этом вал опирается на один радиальный подшипник качения, установленный в стойке аппарата, то такому конструктивному решению соответствует расчётная схема 1.

Расчет на виброустойчивость

Расчет осуществляется в следующей последовательности.

1. Определить массу единицы длины вала:

где ρ – плотность материала вала; d (d6) – диаметр вала в месте уплотнения

2. Вычислить момент инерции поперечного сечения вала:

3. Определить значение коэффициентов:

где Mm – масса мешалки, кг; l1, L – значения длин соответствующих участков вала, м.

4. В соответствии с выбранной расчетной схемой определить коэффициент а:

а = 1,1

5. Определить критическую скорость вала:

w < wkp

Расчет на прочность

Расчет предусматривает определение эквивалентных напряжений вала в опасных сечениях (в местах с наибольшим изгибающим моментом). Выбор таких сечений выполняют после построения эпюра изгибающих и крутящих моментов.

Изгиб вала происходит под действием инерционных сил, возникающих вследствие несбалансированности масс мешалки и вала.

Последовательность расчета:

1. Определить эксцентриситет центра массы перемешивающего устройства:

2. Определить значение приведенной массы мешалки и вала:

где q – коэффициент приведения распределенной массы вала к сосредоточенной массе мешалки = 0,4

3. Определить радиус вращения центра тяжести приведенной массы мешалки и вала:

4. Определить центробежную силу:

где Мпр – приведенная масса мешалки и вала, кг;

r – радиус вращения центра тяжести приведенной массы, м.

5. В соответствии с выбранной расчетной схемой вала определить радиальные реакции в опорах:

6.

Построить эпюры изгибающих и крутящих моментов и определить величины изгибающих моментов в опасном сечении вала. Опасным является сечение под подшипником.

7.Определить напряжение изгиба σ и напряжение кручения т в опасном сечении:

8. Рассчитать эквивалентное напряжение и проверить выполнение условия:

Проверочный расчет шпонок

Призматические шпонки проверяют на смятие. Проверке подлежат две шпонки - в месте посадки полумуфты и в месте установки мешалки.

Условие    прочности:

где d – диаметр вала в месте установки шпонки;

lp – рабочая длина шпонки со скругленными торцами;

h,t – стандартные размеры.

         В месте установки мешалки.

В месте посадки полумуфты.

Шпонки выдерживают допускаемые напряжения на смятие.

Проверка пригодности подшипников

Пригодность              подшипников              качения              определяется сопоставлением   расчётной   динамической   грузоподъемности   Ср   с базовой С.

Расчет   динамической   грузоподъёмности    производится    по формуле

где Lh - срок службы (ресурс) узла;

n - число оборотов вала  в минуту;

Pу - эквивалентная динамическая нагрузка :

m=3 (для шарикоподшипников).

Определение сил,  нагружающих подшипники

Радиальные нагрузки Fr на подшипники равны радиальным реакциям  RA , RB.

Осевые нагрузки. При установке вала в шариковых радиальных подшипниках осевая сила Fа, нагружающая подшипник, равна внешней осевой силе FА, действующей на вал:

а

Последовательность расчета:

1. Выписываем значения динамической С=44,9кН и статической грузоподъёмности Со=34,7кН.

2. По отношению FA/ C0 =0.038 выписываем значения коэффициента осевого нагружения е=0,24.

3. Сравниваем отношения Fa/(VFr)=0,7 с коэффициентом e=0,24 и принимаем значение коэффициентов х и у т.к. Fa/(VFr)>е, то х=1 и у =1.

4. Вычисляют эквивалентную динамическую нагрузку:

Pе=(V·x·Fr+y·Fa)·kб·kТ,  кН

где, V=l при вращении внутреннего подшипника; коэффициент безопасности кб =1,1 – 1,5; кт = 1, при t≤100°C.

Pе=(1·1·1896,64+1·1330,955)·1,1·1=3550,35 кН

5. Определяем грузоподъемность и сравниваем ее с табличным значением.

Ср <С

15,053кН<44,9кН, следовательно, подшипник подходит.