Расчет допусков и посадок.

11.1. Посадка колеса на вал.

Исходные данные: диаметр вала 28 мм

Определим по источнику №1, стр. 263, табл. 10.13. тип посадки и квалитет.

Для вала –r6 (переходная посадка)

Для отверстия –H7 (переходная посадка)

По источнику №1, стр. 260, табл. 10.12. определим поле допуска и предельное отклонение.

Для вала:

Верхнее отклонение +0,041

Нижнее отклонение +0,028

Для отверстия:

Верхнее отклонение +0,021

Нижнее отклонение 0

Рассчитаем предельные размеры:

Для вала:

d_max = 28,041 мм

d_min= 28,028 мм

Для отверстия:

D_max = 28,021 мм

D_min= 28,000 мм

Рассчитаем зазоры и натяги.

(Максимальный зазор) S_max= 0,020мм

(Максимальный натяг) N_max= -0,041 мм

Строим схему полей допусков.

+0,041

0 0

H7

n6

0,028

∅40

+

–

Расчет ведомого вала на выносливость.

12. Рассчитываем усилия.

F_t1 = F_t2 = 2M₁/d₁ = 2∙35,49∙1000/53,97 = 2068 H

F_r1 = F_a2 = F_t1∙tgα∙sinδ₂ = 1315,2∙tg20°∙sin72,33° = 228 H

F_a1 = F_r2 = F_t1∙tgα∙sinδ₁ = 1315,2∙tg20°∙sin17,67° = 717 H

Найдем реакции в опорах (см. схему).

Плоскость yOz

∑M(A)=0: y₂∙120+F_r∙90- F_a ∙107,1= 0

y₂ = 469 H

∑y=0: F_r2∙120+y₁∙120- F_a ∙107,1 = 0

y₁ = 241 H

Плоскость xOz

∑M(A)=0: -x₂∙90+F_t∙90 = 0

x₂ = 1551 H

∑x=0: -x₁∙120+F_t ∙210= 0

x₁ = 3619 H

Опасное сечение под опорой 1 (см. эпюры).

Определим суммарный изгибающий момент в опасном сечении.

M_∑A = √(M_XA²+M_YA²) = √(56,3 ²+186 ²) = 194 Нм

Определяем суммарные напряжения.

σ_А = М_изг/0,1d ³ = 194∙1000/(0,1∙45 ³) = 15,8 МПа

τ_А = М_кр/0,2d ³ = 106,52∙1000/(0,2∙45 ³) = 4,3 МПа

Выбираем материал для вала: Сталь 45 нормализованная.

σ_В = 570 МПа, σ_-1 = 0,43σ_В = 0,43∙570 = 245 МПа

τ_-1 = 0,58σ_-1 = 0,58∙245 = 142

Рассчитываем коэффициент запаса.

n = n_σ∙n_τ/√(n_σ²+n_τ²) = 4,4∙12,6/√(4,4 ²+12,6 ²) = 4,1 > 2,5

Расчет элементов аппарата.

Исходные данные:

Диаметр аппарата D_в = 800 мм

Материал аппарата Сталь 3;

Давление внутри аппарата р = 1,6 Н/мм²;

Температура t= 200°C;

Согласно источнику №2, табл. 17.1, стр. 530, по ГОСТу 14249-69 для аппаратов, изготовленных из стали 3, при температуре t= 200°C нормативное допускаемое напряжение [σ]= 126 Н/мм².

13.1. Расчет толщины стенки обечайки.

Расчет проведем по формуле (17.1), источник №2, стр. 522.

где коэффициент прочности сварного шва для стыкового одностороннего ручного шва φ=0,9 и прибавка для компенсации коррозии С= 2,18 мм (источник №2, стр.523).

Окончательно примем толщину стенки равной 8 мм.

13.2. Расчет толщины стенки эллиптического днища.

Расчет проведем по формуле (17.3), источник №2, стр. 524.

Для днищ изготовленных из целой заготовки, коэффициент прочности φ= 1 (источник №2, стр.524).

Во всех случаях толщина днища должна быть не меньше толщины обечайки, поэтому окончательно примем толщину стенки днища равной 8 мм.

13.3. Расчет толщины стенки плоской крышки.

Расчет проведем по формуле (17.9), источник №2, стр. 527.

где коэффициент k определили по графику (источник №2, рис.17.8, стр.528). Для этого определили отношение D_б/D_сп = 1,065, где диаметр болтовой окружности D_б = 880 мм (источник №3, стр. 13), средний диаметр прокладки D_сп = 0,5(D₉+D₁₀) = 0,5(841+811) = 826 мм (источник №2, табл. 18.5, стр. 550). Также определили коэффициент ψ= 1+4b₀m/D_сп = 1,27

Исходя из этого по графику k= 0,48/0,84.

13.4. Расчет высоты обечайки.

Расчет произведем согласно источнику №4, рис. 5, стр. 19.

H₀ = 1,2D_в = 960 мм

13.5. Расчет высоты эллиптического днища.

Высота определяется ГОСТом 6533-78 (источник №3, стр 4).

При диаметре аппарата 800 мм и принятой толщине стенки 8 мм высота h_в = 200 мм, высота борта h₁ = 25 мм.

Подбор и расчет фланцевых соединений.

14.1. Выбор фланцевого соединения.

По ГОСТу 26-427-79 (источник №3, стр. 13) подбираем фланцы приварные встык с размерами:

Болты из Стали 35, при 250 С Е=1,76·10 ⁵. Допускаемая нагрузка на затянутый болт М20 18000.

По нормали ОН 26-02-106-68 (источник №2, табл.18.5, стр.550) подбираем прокладку из паронита Е= 3000

14.2. Расчет жесткости болта.

Расчет проведем по источнику №4, п.1, стр 49.

С_б = Е_б∙F_б/l_б = 1,76∙10 ⁵∙314/56= 986857 Н/мм, где площадь поперечного сечения болта F_б = πd ²/4=314

расчетная длина болта l_б = 2b+a₁ = 2∙25+4 = 56 мм

14.3 Расчет жесткости прокладки.

Расчет проведем по источнику №4, п.2, стр 49.

С_п = Е_п∙F_п/l_п = Е_п∙F_п/a₁ = 3∙10 ³∙1389/2 = 2083200 Н/мм, где площадь прокладки, приходящейся на один болт мм²

14.4. Расчет усилий от давления, приходящееся на один болт.

Расчет проведем по источнику №4, п.3, стр 49.

где средний диаметр прокладки D_сп² = 0,5(D₉+D₁₀) = 0,5(841+811) = 826 мм.

14.5. Расчет коэффициента основной нагрузки.

Расчет проведем по источнику №4, п.4, стр 49.

14.6. Расчет усилия предварительной затяжки.

Расчет проведем по источнику №4, п.5, стр. 50.

V = K_ст(1-K)Q = 1,4∙(1-0,321)∙3826 = 3637 Н

где К_ст = 1,3≑1,5 – коэффициент запаса против раскрытия стыка.

14.7. Расчет деформации болта и прокладки.

Расчет проведем по источнику №4, п.6, стр. 50.

Δl_б = V/C_б = 3637/986857= 0,004 мм

Δl_п = V/C_п = 3637/2083500= 0,002 мм

14.8. Проверка прочности болта.

Проверим прочность болта по условию: P ≤ [P] (источник №4, п.8, стр. 50).

Q

Δl_пр

Δl_б

Расчет сварных швов.

15.1. Расчет стыковых швов на прочность при растяжении-сжатии.

Стыковые швы работают только на растяжение-сжатие. Напряжение в них определим следующим образом:

Условие прочности при растяжении-сжатии выполняется.

15.2. Расчет нахлесточных, угловых и тавровых швов на прочность при срезе.

Нахлесточные, угловые и тавровые швы работают на срез. Напряжение в них определим следующим образом:

Условие прочности при срезе выполняется.

15.3. Расчет катета сварных швов.

Примем катет равный толщине стенки – 8 мм.

Основные узлы аппарата.

16.1.Подбор и назначение сальникового уплотнения.

Вращающийся вал вводится в аппарат через сальник или торцовое уплотнение. Главными деталями сальника являются корпус, нажимная втулка и втулка. В нижней части набивка опирается на грунд-буксу, которую обычно изготовляют из бронзы, чтобы вал при соприкосновении с более мягким металлом меньше изнашивался. Поверхности нажимной втулки и грунд-буксы, соприкасающиеся с набивкой, обрабатывают по конусу, чтобы при нажатии на втулку появлялась сила, прижимающая набивку к валу. В качестве набивок широко используют промасленные асбестовые или хлопчатобумажные шнуры.

ГОСТ 26-01-1247-75 (источник №3, стр.24):

d	d1	Dф	Dб	D	H	b	h	h1	h2	hk	R	R1	R2	R3
40	60	185	150	128	166	15	18	13	52	20	45	15	32	37