- •Расчет и конструирование химических аппаратов
- •Расчет и конструирование химических аппаратов Учебное пособие
- •Оглавление
- •Предисловие
- •Введение
- •Глава 1. Справочные таблицы к курсовому проекту по механике
- •– Полумуфта; 2 – вал; 3 – вал с фланцем; 4 – болт; 5 – гайка; 6 – гайка круглая; 7 – шайба многолапчатая; 8 – шпонка
- •Глава 2. Расчет корпуса аппарата
- •Глава 3. Расчет элементов механического перемешивающего устройства
- •Глава 4. Расчет опор корпуса и привода химических аппаратов
- •Глава 5. Уплотнения вращающихся валов
- •Глава 6. Фланцевые соединения аппаратов
- •– Для плоских приварных фланцев;
- •Глава 7. Пример расчета
- •60К7 Подшипник 38212 гост 7842-75 Подшипник 212 гост 8338-75 55к6 Подшипник 8212 гост 8345-75
- •Глава 8. Расчет корпуса химического аппарата
- •450062, Республика Башкортостан,г.Уфа, ул. Космонавтов,1
60К7 Подшипник 38212 гост 7842-75 Подшипник 212 гост 8338-75 55к6 Подшипник 8212 гост 8345-75
Рис. 7.7.
Конструкция опор вала мешалки для случая рассмотрения примера решения аппарата
d = 60мм; n = 6
D = 220 мм; L = 110 мм;
D1 = 180 мм; l = 25 мм;
d0 = 90 мм; l1 = 38 мм;
d1 = 110 мм; b = 5 мм;
d2 = 120 мм; l2 = 22 мм;
d3 = 105 мм; T = 10000 H∙м;
dб = М16 ; m = 26,4 кг.
Конструкция муфты представлена на рис. 7.8.
60
Рис. 7.8. Фланцевая муфта
7.3.9. Расчет мешалки
Определение расстояния от оси до точки приложения равнодействующей сил, действующих на лопасти:
,
где R – радиус лопасти;
r – радиус ступицы; r = 30 мм.
.
Определяем значение равнодействующей силы
,
где T’ – крутящий момент на валу;
z = 2 – количество лопастей рамной мешалки;
Изгибающий момент у основания лопасти:
.
Из условия прочности необходимый момент сопротивления лопасти
, для стали Х17Н13М2Т .
Условие прочности выполняется.
Центр тяжести сечения
А1=12∙1,4=16,8 см2 А2=1,7∙5,25=8,925 см2.
Момент инерции сечения
Условие прочности выполняется.
Конструкция мешалки представлена на рис. 7.9.
Рис. 7.9. Мешалка рамная
Расчет шпонки на смятие
Выбираем две шпонки по ГОСТ 23360-78:
Проверим на смятие:
dвала = 50 мм – диаметр под ступицу.
Условие прочности:
Рис. 7.10. Шпонка
7.3.10. Расчет опор-лап аппарата
Размер опоры-лап выбирается в зависимости от внутреннего диаметра корпуса аппарата в соответствии с ГОСТ 26-665-72.
Проверочный расчет элементов опоры:
Выбираем типоразмер опоры и определяем допускаемую нагрузку на опору:
Тип 2. Исполнение 2.
a = 210 мм; h = 470 мм; d0 = 35 мм;
a1 = 250 мм; h1 = 24 мм; d1 = M30 мм;
a2 = 150 мм; l = 120 мм; f = 210 мм;
b = 380 мм; S1 = 12 мм; m = 28 кг;
b1 = 170 мм; k = 35 мм; подкладной лист:
b2 = 160 мм; k1 = 100 мм; m = 4.5 кг;
c = 40 мм; R = 1100 мм;
c1 = 120 мм; r = 20 мм;
Основная величина для расчета нагрузки на одну опору:
где – максимальный вес аппарата, включающий вес аппарата, футеровки, термоизоляции, различных конструкций, опирающихся на корпус аппарата, максимальный вес продуктов, заполняющих аппарат или массу воды при испытании.
,
где ;
;
n = 4 – количество опор-лап.
- условие выполняется.
Определяем фактическую площадь подошвы подкладного листа опор:
,
где a2, b2 – размеры подкладного листа.
Определяем требуемую площадь подошвы подкладного листа из условия прочности бетона фундамента:
где - допускаемое удельное давление для бетона марки 200.
- условие выполняется.
Проверим вертикальные ребра опор на сжатие и устойчивость.
Напряжение сжатия в ребре при 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 = 0,375.
zp = 2 – число ребер в опоре;
S1 = 12 мм – толщина ребра;
b = 200 мм – вылет ребра;
- допускаемое напряжение для ребер опоры;
k2 – коэффициент уменьшения допускаемых напряжений при продольном изгибе k2=0,4;
- условие выполняется.
Проверим на срез прочности угловых швов, соединяющих ребра с корпусом аппарата:
- общая длина шва при сварке;
- условие выполняется.
Конструкция опор-лап представлена на рис. 7.11.
Рис. 7.11. Конструкция опор-лап
7.4. Подбор штуцеров и люка
Подбор штуцеров и люков осуществляется в соответствии с внутренним диаметром корпуса аппарата Dвн = 2000мм.
Основные условные диаметры штуцеров для корпусов с эллиптической крышкой по ОСТ 26-01-1246-75 представлены на конструкции штуцеров (рис. 7.12).
В соответствии с внутренним диаметром аппарата выбираем люк с плоской крышкой и откидными болтами.
Основные размеры представлены на конструкции люка (рис. 7.13).
Рис. 7.12. Расположение штуцеров
Рис. 7.13. Люк с плоской крышкой
7.5. Расчет фланцевого соединения
1) расчетная температура
оC,
оC;0;
2) допускаемое напряжение
Материал для болтов 30ХГСА
3) толщина втулки фланца
4) высота втулки фланца
5) диаметр болтовой окружности для плоско приварных
,
где U – нормативный зазор между гайкой и втулкой, мм;
dб – наружный диаметр болта, мм;
6) наружный диаметр фланцев
,
где а=47 - конструктивная добавка для размещения гаек по диаметру фланцев;
7) наружный диаметр прокладки
,
где е - нормативный параметр, зависящий от типа прокладки;
8) средний диаметр прокладки
,
где b - ширина прокладки;
9) количество болтов М36, необходимых для обеспечения герметичности соединения (d1=31,7)
tш =3,4·39= 132,6 мм,
10) высота фланца ориентировочно:
,
11) болтовая нагрузка, необходимая для обеспечения герметичности соединения:
- равнодействующая внутреннего давления, действующая на один болт,
гдеPp- расчетное давление, МПа.
Fр=1,3KзатF+ǽF – расчетная сила, действующая на один болт, Н.
Принимаем коэффициент затяжки Кзат=2.
Коэффициент внешней нагрузки ǽ=0,25.
Fр= 48307 (1,3·2+0,25)=137677Н.
Условие прочности:
МПа,
где d1= 34,67 мм - внутренний диаметр резьбы М36.
Условие прочности: <[].
Материал болтов – сталь 35ХГСА (т=1400МПа),
=145,7МПа<[]=700МПа - условие прочности выполняется.
Запас прочности n=2.
Остаточная затяжка стыка от одного болта достаточна для герметизации.
Конструкция фланцевого соединения представлена на рис.7.14.
Рис.7.14. Фланцевое соединение