- •Московский государственный университет тонких химических технологий
- •Введение. Химические аппараты
- •Основные требования к химическим аппаратам
- •Машиностроительные материалы
- •2. Кинематический расчет привода.
- •3. Расчет клиноременной передачи. Исходные данные.
- •3.1. Подбор типа ремня.
- •3.10. Определение окружной скорости вращения ремня.
- •3.11. Определение силы натяжения ветви ремня.
- •3.12. Определение силы, действующей на ведущий вал редуктора от клиноременной передачи.
- •3.13. Определение ширины обода шкива
- •4. Расчет закрытой конической зубчатой передачи. Исходные данные.
- •4.1. Выбор материала для передачи.
- •4.5. Проверочный расчет по напряжениям изгиба.
- •4.5.7. Определение соотношений [f]/yf
- •5. Проектировочный расчет валов редуктора. Исходные данные.
- •5.1. Определение диаметра концевой части ведущего и ведомого валов редуктора.
- •7.1. Определение толщины стенок картера и крышки.
- •7.7. Выбор сорта и марки масла.
- •8. Подбор подшипников.
- •9. Расчет шпонок.
- •9.1. Расчет шпонки для шкива клиноременной передачи и конического колеса.
- •9.1.1. Проверочный расчет шпоночного соединения на смятие.
- •9.1.2. Проверочный расчет шпоночного соединения на срез.
- •9.2. Расчет шпонки ведомого вала редуктора.
- •9.2.1. Проверочный расчет шпоночного соединения на смятие.
- •9.2.2. Проверочный расчет шпоночного соединения на срез.
- •9.3. Расчет шпонки муфты мпр.
- •9.3.1. Проверочный расчет шпоночного соединения на смятие.
- •9.3.2. Проверочный расчет шпоночного соединения на срез.
- •Расчет муфты.
- •10.1. Выбор муфты.
- •11.2. Расчет поля допуска на ступице конического колеса.
- •12. Проверочный расчет ведомого вала на выносливость.
- •12.3.2. Построение эпюры mZиMкр
- •12.3.3. Построение эпюры my
- •12.4. Выбор опасного сечения на ведомом валу.
- •12.5. Проверочный расчет ведомого вала на выносливость.
- •12.5.1. Расчет коэффициента запаса прочности по нормальным напряжениям n
- •12.5.2. Расчет коэффициента запаса прочности по касательным напряжениям n
- •12.5.3. Расчет коэффициента запаса прочности n.
- •13.4. Расчет высоты обечайки.
- •13.5. Расчет высоты эллиптического днища.
- •14. Подбор штуцеров и люка.
- •14.1. Подбор диаметров штуцеров.
- •14.2. Подбор диаметра люка.
- •14.3. Подбор диаметров укреплений отверстий.
- •14.4. Подбор лап.
- •15. Подбор и расчет фланцевых соединений.
- •15.1. Выбор фланцевого соединения.
- •15.2. Расчет податливости болта.
- •16.1. Расчет стыковых швов на прочность при растяжении-сжатии.
- •17.2.Подбор и назначение сальникового уплотнения.
- •18. Список использованной литературы.
14.3. Подбор диаметров укреплений отверстий.
Согласно источнику №2, стр. 558 диаметр укрепляющего кольца вычисляется по формуле:
Dk= (1,7≑2)d = (425≑500) мм, где d–диаметр отверстия (250 мм - люк).Примем для люка укрепляющее кольцо диаметром 463мм.
14.4. Подбор лап.
Удельная нагрузка на опорных поверхностях лап рассчитывается при максимальном весе аппарата Gmax, что бывает во время гидравлических испытаний, когда аппаратура заполнена водой.
Расчет объема произведем по рекомендации из источника №2, стр. 561.
V = Vоб+Vдн = 1,0∙Dв3 + 0,17∙Dв3 = 1,17∙1 3= 1,17 м3
Вес аппарата при гидравлических испытаниях:
Gmax= 3πRσhρg+1,17 м3∙10 кН/м3 = 2,88кН+11,7кН = 14,58 кН
Рассчитаем нагрузку на одну лапу: Q = Gmax/n = 14,58/4 = 3,65 кН.
По нормали МХ 64-56 (источник №2, табл. 19.6, стр. 569) принимаем 4 лапы с допускаемой нагрузкой 5 кН на каждую.
15. Подбор и расчет фланцевых соединений.
Фланцы служат для присоединения к аппаратам съемных крышек, крышек, труб, отдельных частей аппарата и др.
Ответственная часть фланцевого соединения - это узел уплотнения.
Обычно между корпусом и крышкой помещают прокладку. Фланцевые болты при монтаже должны быть достаточно сильно затянуты с тем, чтобы была гарантирована герметичность соединения крышки и корпуса, когда в аппарат поступает газ под давление P. Цель расчета - проверка прочности фланцевых болтовой герметичности соединения.
Исходные данные:
Диаметр аппарата Dв = 1000 мм
Температура t= 200°C
Давление внутри аппарата р = 1,3 Н/мм2;
15.1. Выбор фланцевого соединения.
По ОСТу 26-427-79 (источник №3, стр. 13) подбираем фланцы приварные встык с размерами:
Dв |
py |
D1 |
D2 |
D3 |
D4 |
a |
D5 |
D6 |
D7 |
b |
H |
d |
Болты |
Масса, кг | |
диаметр резьбы |
Кол. | ||||||||||||||
1000 |
1,6 |
1145 |
1105 |
1066 |
1065 |
15,5 |
1029 |
1024 |
1050 |
65 |
95 |
23 |
М20 |
44 |
200,9 |
Dв |
py |
D9 |
D10 |
a |
a1 |
1000 |
1,6 |
1089 |
1059 |
3,4 |
4,3 |
15.2. Расчет податливости болта.
Расчет проведем по источнику №4, п.1, стр 49.
Сб = Еб∙Fб/lб = 215∙10 3∙π∙20 2/140∙4= 4,8∙10 5Н/мм,где модуль упругости материала болта Еб = 215∙103Н/мм2 площадь поперечного сечения болта Fб = πd2/4
расчетная длина болта lб = 140 мм
15.3 Расчет податливости прокладки.
Расчет проведем по источнику №4, п.2, стр 49.
Сп = Еп∙Fп/lп = Еп∙Fп/a1 =4∙10 3∙1150/15= 3,1∙10 5Н/мм, где модуль упругости материала прокладки Еп = 4∙10 3Н/мм2
площадь прокладки, приходящейся на один болт
мм2
15.4. Расчет усилий от давления, приходящееся на один болт.
Расчет проведем по источнику №2, стр 540.
где средний диаметр прокладки Dсп= 0,5(D9+D10) = 0,5(1089+1059) = 1074 мм.
15.5. Расчет коэффициента основной нагрузки.
Расчет проведем по источнику №2, стр 541.
15.6. Расчет усилия предварительной затяжки.
Р = [Kст(1-K)+K]Q =[1,4x(1-0,6)+0,6]x26,8=31 кН,
где Кст = 1,3≑1,5=1,25– коэффициент запаса против раскрытия стыка.
[P]=31 кН для болта М20 из стали 40Х при 2000С, согласно источнику №1, стр. 551
Р≤[P], значит условие прочности выполняется
15.7Усиление предварительной затяжки.
V=Kст(1-к)Q=1,4(1-0,6)26,8=14,6 кH
15.8Усиление остаточной затяжки.
V'=V-(1-k)Q=14,6-(1-0,6)26,8=4,1 кН
15.9 Расчет деформации болта и прокладки.
Расчет проведем по источнику №4, п.6, стр.50.
Δlб = V/Cб = 14,6∙10 3/4,8∙10 5= 0,03 мм
Δlп = V/Cп = 14,6∙10 3/3,1∙10 5= 0,05 мм
15.10 Суммарная сила, растягивающая болт.
Расчет проводим по формуле:
Полученное теоретическое значение меньше допустимого, то есть условие прочности выполняется.
15.11. Проверка прочности болта.
Проверим прочность болта по условию: P≤[P] (источник №4, п.8, стр.50).
П
Допускаемая нагрузка для болтов при неконтролируемой затяжке [P]= 18кН при t= 200°Cдля стали 35Х, что меньше расчетного, поэтому берем сталь 40Х с [P]= 31 кН при t= 200°C (источник №2, табл.18.6, стр. 551).
16. Расчет сварных швов.
Сварные соединения относятся к неразъемным и служат для соединений конструкций из листового проката и труб. Хорошо свариваются малоуглеродистые стали и низколегированные с малым содержанием углерода. Прочность сварных швов объемно ниже прочности основного материала, вследствие структурных изменений материала в зоне сварки. Наибольшее распространение получила электродуговая сварка, осуществляемая вручную или автоматически.
Исходные данные:
Диаметр аппарата Dв = 1000 мм
Давление внутри аппарата р = 1,3 Н/мм2
Толщина стенки δ = 8 мм
Согласно источнику №2, табл. 17.1, стр. 530, по ГОСТу 14249-69 для аппаратов, изготовленных из стали 10, при температуреt= 200°C нормативное допускаемое напряжение [σ]= 118 Н/мм2.