4.5. Расчёт вала.
4.5.1. Расчёт вала на виброустойчивость.
Для безопасной работы конструкции установлены следующие ограничения, которые являются условием виброустойчивости:
-
угловая скорость вращения вала мешалки
- первая критическая
скорость вала, равная частоте собственных
поперечных колебаний вала с установленными
на нём деталями
где
-момент
инерции поперечного сечения вала.
-
масса одного метра длины вала мешалки
(для стали
)
-
диаметр вала мешалки (
)
Е- модуль упругости
материала вала при рабочей температуре
(
)
-
длина вала принимаем
-определяем
по графику на стр. 31[1]
-
относительная
координата центра мешалки
-
берём по табл. П-11[1](расстояние между
опорами)
-
относительная масса мешалки
-масса мешалки
=11кг
по таблице П-17 [1]
-
длина вала
По графику на
стр.31 [1] рис. 5,1определяем
Найдём
:
Согласно условию виброустойчивости:
Условие виброустойчивости выполняется.
4.6.2. Расчёт вала на прочность.
Вал мешалки необходимо проверить на прочность из условия совместного
действия изгиба с кручением.
Максимальный
крутящий момент
с учётом пусковых нагрузок определяется
по формуле
- коэффициент
динамичности нагрузки
=2
для лопатных
мешалок
- номинальная
мощность двигателя привода
=3кВт
-
угловая скорость вала мешалки
максимальный
изгибающий момент
от действия приведённой центробежной
силы
и опасное сечение вала определим из
эпюры изгибающих моментов, построенной
для расчётной схемы вала.
Приведённая центробежная сила определяется по формуле:
где
-
приведённая сосредоточенная масса вала
мешалки
-
радиус вращения центра тяжести приведённой
массы вала и мешалки
- коэффициент
приведения распределённой
массы вала к сосредоточенной массе
мешалки
где
-
эксцентриситет центра массы мешалки.
- допускаемое
биение вала
=0,0001м
Для опасного сечения вала запишем условие прочности:
где
нормальное напряжение
- максимальное
касательное напряжение
следовательно
4.7. Проверочный расчёт мешалки.
Размеры мешалки берутся по таблице П-17[1], исходя из допустимого крутящего момента.
Проверка прочности стыкового шва соединения лопастей со ступицей мешалки выполняется по нормальным напряжениям при изгибе лопастей:
где
-
допускаемое напряжение сварного шва.
- коэффициент
сварного шва
- допускаемое
напряжение для выбранного материала
мешалки
-
соединение тавровое с двусторонним
швом
-
расчётный изгибающий момент в сечении
стыкового шва лопасти
- число лопастей
- расчётный крутящий
момент
-
коэффициент динамичности для лопатных
мешалок
-
номинальная мощность на валу мешалки
смотри пункт «подбор привода мешалки»
-
КПД привода
по таблице П-15
выбираем мешалку по допустимому крутящему моменту по таблице П-17 и проверяем на прочность
Расчётный осевой
момент сопротивления
сечения
стыкового шва определяется следующим
образом.
У нас лопасть с ребром жёсткости.
-
осевой момент инерции относительно
центральной оси х.
Определение положения центра тяжести сечения:
по таблице П-17[1]
