12,Критерии работоспособности быстроходных валов Вал любого роторного агрегата является его важнейшей составной частью, поскольку производительность, точность технологических операций, ресурс агрегата и другие важные показатели зависят, прежде всего, от динамических перемещений и напряжений в материале вала. К валу непосредственно примыкают многие узлы и детали ротора и статора, надежность и экономичность которых в первую очередь зависят от работоспособности и размеров вала.Расчёту вала предшествует разработка его расчётной схемы, которая отражает лишь наиболее важные факторы и исключает все те несущественные особенности, которые не могут сказаться ни на точности расчёта, ни на работоспособности агрегата в целом. Так, материал вала считается сплошной однородной, изотропной средой с идеальной упругостью, а деформации вала – малыми по сравнению с его размерами. В зависимости от количества установленных на валу дисков, шкивов, барабанов, мешалок, зубчатых колес, муфт и других узлов и деталей разнообразного назначения различаютвалы с одной и многими сосредоточенными массами. По значению рабочей угловой скорости различают валы тихоходные и быстроходные Важнейшими критериями работоспособности тихоходных валов, расчёты которых подробно

освещены в курсе «Детали машин», являются критерии прочности и жесткости. Расчёт быстроходных валов предусматривает в качестве важнейших критериев (наряду с прочностью и жесткостью) критерий виброустойчивости, выполнение которого обычно связано с одновременным удовлетворением условий прочности и жесткости.

условие виброустойчивости.1) Если угловая скорость приближается к так называемому критическому значе-нию _кр , определяемому формулой, то прогиб вала (а вместе с ним углы поворота сечений вала и реакции опор) становится значительным и может оказаться аварийным 2)После перехода через _кр прогиб вала уменьшается и центр С массы диска все боль-ше приближается к оси z подшипников, т. е. несбалансированный диск самоцентрируется.3) Прогиб вала y/e близок к допускаемому, если удовлетворяются следующие условия виброустойчивости ротора, имеющего:

– жесткий вал 0,7_кр ,

– гибкий вал 1,3_кр .

Факторы, влияющие на критическую угловую скорость.

таких факторов, как гироскопический момент диска, вылет центра массы барабана относительно точки его крепления на валу, упругость опорных подшипников, собсвенная масса вала, изменение его поперечного сечения по длине.



Влияние гироскопического момента. Если диск посажен на вал не в середине пролета, то при изгибе вала диск поворачивается на определенный угол ; в этом случае на вал действуют центробежная сила F_ц и гироскопический момент М_г. Из сказанного видно, что М_г препятствует прогибу вала при его прямой синхронной прецессии.

.Влияние вылета центра массы барабана Барабаны центрифуг, диски распылительных сушилок и дезинтеграторов имеют значи-тельную ширину, в результате чего центр С массы такого узла оказывается смещенным на определенное расстояние l_С от точки О₁ закрепления массы на валу

Рисунок 6.2 – Влияния вылета центра масс диска l_с на критическую скорость _кр

коНсольного вала

Влияние упругости опор вала

едполагалось, что подшипниковые узлы вала являются абсолютно жесткими. В действительности же за счет деформаций корпуса и подшипников опоры вала обладают не-которой упругостью, характеризуемой коэффициентом жесткости c_i.. Кроме того, для лучше-го самоцентрирования роторы центрифуг, сепараторов, центробежных компрессоров и дру-гого быстроходного оборудования специально устанавливают на одну или две податливые опоры

а – покоящийся вал; б – вращающийся вал в режиме прямой синхронной прецеcсии, в, г – радиальные и угловые деформации

Рисунок 6.3 – Влияния податливости опор на критическую скорость консольного вала

Влияние собственной массы вала При изгибе стержней постоянного по длине по-перечного сечения имеют место следующие диффе-ренциальные соотношения:

Рисунок 6.4 – Влияние вылета

собственной массы вала на его

критическую скорость

Особенности расчёта критической угловой скорости при наличии закрепленной массы

Влияние собственной массы вала на виброустойчивость собственная масса вала оказывает значительное влияние на его крити-ческую скорость и пренебрегать ею допустимо лишь в случае, когда масса вала составляет менее 30 % массы диска

9.Особенности расчета критической угловой скорости при наличии закрепленной массы при расчете валов мешалок. Особенность расчета быстровращающегося диска имеющего дополнительную нагрузку.

1.Если угловая скорость приближается к так называемому критическому значению,то прогиб вала становится значительным и может оказаться аварийным.2.После перехода через критическую скорость прогиб вала уменьшается и центра массы диска все больше приближается к оси z подшипников,т.е несбалансированный диск сацентрируется.3.Прогиб вала y/e близок к допускаемому,если удовлетворяются след.условия виброустойчивости ротора:жесткий вал .гибкий вал . 2.Быстровращающиеся диски ряда машин,помимо собственной инерционной нагрузки,испытывают еще нагрузку от присоединенных деталей.В молотковых дробилках центробежные силы инерции молотков передаются через стержни дискам,нагружая их на радиусе установки стержней.На диск действуют радиальные усилия H_i ,равномерно распределенные по концентрическим сечениям

10. В чем заключается сущность основной теории для расчёта оболочек? Какие сосуды относят к тонкостенным? …

1.Назначение уплотнений.Уплотнительные устройства должны обеспечивать полную герметизацию рабочей жидкости (газа, смеси и т. п.) или существенно уменьшать утечку ее. 2. Классификация уплотнений. Все уплотнительные устройства по характеру уплотняемых соединений подразделяются на следующие три основные группы 1 для соединений с возвратно-поступательным движением деталей (уплотнения штоков и поршней); 2 для соединений с вращательным движением (уплотнения валов); 3 для неподвижных соединений (уплотнения доньев, крышек и др.). По принципу действия уплотнительные устройства подразделяются на два вида 1 контактные, осуществляющие герметизацию за счет плотного прилегания уплотняющих деталей к соответствующим сопряженным поверхностям соедине-ния; 2 бесконтактные, работающие при наличии щелей (зазоров) в соединениях. По величине давления уплотнительные устройства можно разделить на работающие при низком давлении (подшипниковые узлы зубчатых и червячных редукторов), работающие при высоком давлении (гидронасосы, гидродвигатели, гидротормозы и др.) и вакуумные.

3.Типы уплотнений соединений для вращающихся соединений. Герметизацию вращающихся соединений пневматических устройств обеспечивают контактными и бесконтактными уплотнительными устройствами. К контактным устройствам относятся: радиальные кольцевые, манжетные, сальниковые и торцовые уплотнения. К бесконтактным – щелевые, лабиринтные и некоторые типы других специальных уплотнений.

4.Материалы,используемыедляуплотнения.Материалы для радиальных контактных уплотнений. Для запирания различных масел на основе нефти применяются резиновые и пластмассо-вые манжеты и кольца, пеньковые, асбестовые, полуметаллические и металлические сальни-ки, металлические и графитовые разрезные кольца. Для запирания сжатого газа, пара, кислот и щелочей применяются асбестовые, полуме-таллические, фторопластовые, металлические и графитовые сальники. Материалы для торцовых уплотнений валов. Для торцовых уплотнений выбирают материал для пары трения в зависимости от хими-ческой активности и смазывающих свойств среды. Наиболее легкой средой для работы пары трения являются смазочные и синтетические масла, нефти. Для их уплотнения применяют следующие пары: бронза – сталь, чугун, углеграфит – сталь, чугун, бронза, нержавеющая сталь, фторопласт, керамика.Для маловязких жидкостей (керосин, бензин, вода и др.) применяют пару: углеграфит – сталь (сплав).Для воды применяют: графит – бронза, никелевый чугун, стеллит, нержавеющая сталь, фторопласт, керамика; сталь-текстолит. Для химически активных жидкостей (кислоты, щелочи, морская вода) применяют пары: углеграфит – сталь, углеграфит – керамика, цементованная нержавеющая сталь, стеллит, фторопласт; керамика – фторопласт, стеллит.

5. Из чего состоит фланцевое соединение? Когда применяется фланцевое соединение? Фланцевое соединение (рисунок 2.13) – широко применяемый вид разъемных соедине-ний в пищевом оборудовании, обеспечивающий герметичность и прочность конструкций, а также простоту изготовления, разборки и сборки.

Соединение состоит из двух фланцев 1, болтов 2 (шпилек) и уплотнительного элемента 3 (проклад-ки), устанавливаемого между уплотнительными поверхностями фланцев и позволяющего обеспечить герметичность при относительно небольшом усилии затяжки болтов (шпилек).

6.Требование к уплотнительным устройствам. Уплотнительные устройства должны удовлетворять конкретным условиям работы соединения в агрегате или механизме.

Основные требования, предъявляемые к уплотнительным устройствам: Обеспечение необходимой герметизации соединений с учетом условий работы агрегатов. Уплотнение должно обеспечивать заданное число рабочих циклов агрегата или срок службы. Обеспечение наименьших потерь на трение. Обеспечение минимальных утечек.

Отсутствие чрезмерного разогрева агрегата при работе от действия сил трения в уплотнениях.

7. Назовите основные правила конструирования фланцевых соединений.Не следует располагать отверстия на фланцах по главным осям аппаратуры и арматуры; прокладку необходимо размещать до шпилек или болтов; чем выше давление, тем меньше должна быть ширина прокладки; гайка должна опираться только на фланец, а не на галтель или сварной шов, не должна быть перекошена; при высоких температурах рабочей среды вместо болтов лучше применять шпильки, т. к. они более гибки (эластичны); диаметр болтов предпочтительнее выбирать от 8 до 16 мм; лучше брать меньшее количество болтов большего диаметра, чем наоборот; нормальный шаг болтов выбирать от 3,5 до 4 диаметров болта; внешний диаметр фланца принимать равным диаметру болтовой окружности плюс два Расчёт и конструирование машин и аппаратов пищевых производств. Элементы теории и сборник задач Уплотнение соединений в машинах и аппаратах диаметра болта, плюс 5 – 10 мм;рекомендуемое минимальное давление для расчёта фланцевого соединения принимает-ся равным 0,25 МПа, если даже аппарат работает без давления; количество болтов должно быть кратным 4 (допускается использовать 6 болтов).

Принцип действия инерционного преобразователя движения. Описать конструкцию и принцип действия инерционного колебателя. Достоинства и недостатки инерционного колебателя. Методы уравновешивания при использовании инерционного колебателя. Пояснить силы, возникающие при работе инерционного колебателя

Инерционный привод благодаря своим преимуществам (главным образом простоте и возможности регулирования амплитуды колебания) в значительной мере вытеснил другие виды преобразователей (кривошипные) и получил широкое распространение в ЗПП. В основе принципа действия инерционного преобразователя лежит теория о центре масс системы. Если балансир - груз, центр массы которого смещен относительно оси вращения, то его ось, соединенная с рабочим органом через подшипник, под воздействием силы инерции будет совершать поступательное движение. В зависимости от положения оси вращающихся грузов инерционные преобразователи подразделяются на преобразователи с горизонтальной (рис. 7.7 а) и вертикальной (б) осью вращения. В последнее время зачастую грузы-балансиры располагают непосредственно на валу электродвигателя (рис. 7.7 в), который крепится к колеблющемуся рабочему органу. При этом его ось вращения может быть расположена горизонтально, вертикально, наклонно.

а) с горизонтальной осью вращения; б) с вертикальной осью вращения; в) с грузами - дебалансами, закрепленными на валу электродвигателя;

О_г - центр масс грузов; О_к - центр масс кузова; О - центр масс системы