Методички для специальности "Машины и аппараты..." / новосельская

Добавил:

Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Белорусский государственный технологический университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

= 49 × 2,08 - 9,75× 2,08

= 100,4 Н×м.

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

26.03.2015

Размер:

2.64 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 89 / 109 10 > Следующая >>>

Смещение оси вала от оси вращения за счет зазоров в опорах составит:

– в месте установки верхней мешалки

Dl1

= Dz3 =

( Б −

А )z3

+ DА,

(5.34)

где

DА –

смещение для радиального

однорядного

шарикового

подшипника (табл. 5.1),

DА = 0,03×10–3

м;

DБ –

смещение

для

подшипника скольжения нижней опоры (табл. 5.2), DБ = 0,03×10–3

м, т.

е. DА = DБ,

тогда

Dl1 =

(0,03×10−3 - 0,03×10−3 ) × 2,08

+ 0,03×10−3 = 0,03×10−3 м;

3,85

–

в месте установки нижней мешалки

Dl 2 = Dz 4 =

( Б − А )z4

+ DА =

(0,03×10−3 - 0,03×10−3 ) ×3,08

+ 0,03×10−3 = 0,03×10−3 м;

3,85

–

в месте установки уплотнения вала

Dz1

( Б − А )z1

+ DА =

(0,03×10−3 - 0,03×10−3 ) ×0,6

+ 0,03

×10

−3

= 0,03

×10

−3

м.

3,85

Таблица 5.1

Радиальные зазоры А и

Б, мкм,

по основному ряду в радиальных подшипниках

Внутренний

Подшипники качения

диаметр

однорядный

однорядный роликовый *

двухрядный

подшипников,

взаимозаменяе

невзаимозамен

сферический

шариковый

мм

мый

яемый

роликовый **

30–40

12–26

20–55

30–45

25–40

40–50

12–29

20–55

30–45

50–65

13–33

25–65

35–55

30–50

65–80

14–34

30–70

40–60

80–100

16–40

35–80

45–65

45–70

100–120

20–46

40–90

50–75

50–80

120–140

23–53

45–100

60–90

140–160

23–58

50–115

70–105

65–100

160–180	24–65	60–125	75–115	70–110
180–200	29–75	65–135	80–120	80–120
200–225	33–83	75–150	90–135	90–140
225–250	35–90	90–165	100–150	100–150
250–280	40–100	100–180	110–165	110–170
280–315	45–105	110–195	120–180	120–180
315–355	50–115	125–215	135–205	140–210
355–400	55–125	140–235	150–225	150–230
400–450	–	160–260	165–245	170–260
450–500	–	180–290	185–275	190–290

*Короткие цилиндрические ролики и цилиндрическое отверстие.

**Цилиндрическое отверстие.

Таблица 5.2

Радиальные зазоры в подшипнике скольжения при посадке Н7/е8

Номинальные диаметры вала, dА и dБ, мм				Зазоры, А и	Б, мкм
Номинальные диаметры вала, dА и dБ, мм				(предельные)
				max	min
Свыше 30 до 50				114	50
»	50	»	80	136	60
»	80	»	120	161	72
»	120	»	180	188	85
»	180	» 250		218	100
»	250	» 315		243	ПО
»	315	» 400		271	125

Смещение оси вала от оси вращения за счет начальной изогнутости вала (радиальное биение вала) составит:

– в месте установки верхней мешалки


							εl1 = εz3 = εв		z3 ,		(5.35)
							εl1 = εz3 = εв	y	z3 ,		(5.35)
где	eв – начальная изогнутость вала									в	точке приведения В,
принимаемая		по	табл. 5.3, eв = f(L/d).							При	L/d = 3,85/0,065 = 59,2
eв = 0,09 × 10–3		м; тогда
		ez 3	= 0,09 ×10 −3 × 0,96 = 0,086 ×10 −3 м;
–	в месте установки нижней мешалки
		el 2 = ez 4 = eв					z 4 = 0,09 ×10−3 × 0,5 = 0,045 ×10−3 м;
		el 2 = ez 4 = eв				y	z 4 = 0,09 ×10−3 × 0,5 = 0,045 ×10−3 м;
–	в месте установки уплотнения вала
		ez1 = eв			z1 = 0,09 ×10−3 ×0,65 = 0,059 ×10−3 м.
		ez1 = eв		y	z1 = 0,09 ×10−3 ×0,65 = 0,059 ×10−3 м.

Таблица 5.3

Начальная изогнутость ε (z) вала

Отношение длины вала к его диаметру	Радиальное биение вала в точке
L/d	приведения, εв, мм
До 20	0,04
Свыше 20 до 50	0,05
Свыше 50	0,06

Примечание. Радиальное биение шеек под ступицы перемешивающих устройств и нерабочих поверхностей вала не должно превышать данных значений, увеличенных в 1,5 раза.

Смещение оси вала от оси вращения в точке приведения В за

счет зазоров в опорах вычисляется по формуле

DВ =

А +

Б ,

(5.36)

DВ =

0,03 ×10−3 + 0,03 ×10−3

= 0,03 ×10−3 м.

Приведенный эксцентриситет массы вала с мешалками

находится из уравнения

е =

m1пре1пр + m2пре2пр

+ D

+ e

(5.37)

пр

mэ.пр

+ mв.пр

е =

60,8 × 2,06 ×10−4 +16,5 ×3,96 ×10−4

+ 0,03 ×10−3 + 0,09 ×10−3 =

пр

77,3

+ 50

= 2,7 ×10−4

м.

Динамический прогиб оси вала в точке приведения В

определяется из уравнения

yв =

епp

(5.38)

(w / w)2 -

кр

yв =

2,7 ×10−4

=1,8 ×10−4 м.

(40,3/ 25,5)2 -1

Динамическое смещение центров тяжести мешалок составит:

– верхней мешалки

	Аl1 = yв		l1 + εl1 + l1 + e1,	(5.39)
	Аl1 = yв	y	l1 + εl1 + l1 + e1,	(5.39)
А	= 1,8 ×10−4 ×0,96 + 0,086 ×10−3 + 0,03 ×10−3 +1,98 ×10−4			= 4,87 ×10−4 м;
l1
	– нижней мешалки

	Аl 2 = yв		l 2 + εl 2 + l 2 + e2 ,	(5.40)
	Аl 2 = yв	y	l 2 + εl 2 + l 2 + e2 ,	(5.40)
А	= 1,8 ×10−4 × 0,5 + 0,045 ×10−3 + 0,03 ×10−3 +1,98 ×10−4			= 3,63 ×10−4 м.
l 2

Динамическое смещение оси вала в опасном по жесткости сечении в месте установки уплотнения вала рассчитывается по следующей формуле:

	Аz1 = yв		z1 + ε z1 + z1 ,		(5.41)
		y
А	= 1,8 ×10−4 ×0,38 + 0,059×10−3			+ 0,03×10−3 = 1,57 ×10−4 м.
z1
Динамическое смещение вала в точке приведения В
определяется по формуле
	Ав = yв + εв +			В,	(5.42)
	А = 1,8 ×10−4 + 0,09 ×10−3 + 0,03×10−3				= 3×10−4 м.
	в
Условие жесткости имеет следующий вид:
	Аz1 ≤ [ А]z1 ,
где [А]z1 –	допускаемое смещение			вала в	зоне уплотнительного

устройства (табл. 5.4). Для сальникового уплотнения [А]z1 = 0,1 × 10–4 , для торцового уплотнения [А]z1 = 2,5 × 10–4 . Таким образом, условие жесткости выполняется лишь при использовании торцового уплотнения: 1,57 × 10–4 < 2,5 × 10–4 .

Таблица 5.4

Допускаемые динамические перемещения вала [A]z j и [A]z1j, мм, в месте установки уплотнения

Частота вращения вала		Уплотнение
перемешивающего
перемешивающего	торцовое	сальниковое	манжетное	гидравлический
устройства, об/мин	торцовое	сальниковое	манжетное	гидравлический
устройства, об/мин				затвор
До 100	0,25	0,10	0,15	0,25

100–500	0,25	–	0,15	0,25

500–750	0,15	–	0,10	0,25

750–2900	0,10	–	–	–

Сосредоточенная центробежная сила, действующая на мешалки, рассчитывается по следующим формулам:

– на верхнюю мешалку

F = m w2 A		,	(5.43)
1 1	l1

F1 = 66 × 25,52 × 4,87 ×10−4 = 20,9 Н;

– на нижнюю мешалку

F = m	w2 A	,	(5.44)
2 2	l 2

F2 = 66 × 25,52 ×3,63×10−4 = 15,6 Н.

Приведенная центробежная сила, действующая в точке приведения В, от собственной массы вала находится по следующей формуле:

F	= m	w2 A ,	(5.45)
в.пр	в.пр	в

Fв.пр = 50 × 25,52 ×3 ×10−4 = 9,75 Н.

Реакции опор вычисляются по следующим формулам:

– реакция опоры А (верхней)

R =	B	+	Fв.пр
	1			,
				,
A	L		2
где	L		2
где

В1 = F1(L - l1) + F2 (L - l2 )

В1 = 20,9 × (3,85 - 2,08) +15,6 × (3,85 - 3,08) = 49 Н × м,

RA = 49 + 9,75 =17,6 Н; 3,85 2

– реакция опоры Б (нижней)

RБ = B3 + Fв.пр ,

L 2

где

B3 = F1L1 + F2l2 ,

B3 = 20,9 × 2,08 +15,6 ×3,08 = 91,5 Н× м,

(5.46)

(5.47)

(5.48)

(5.49)

RБ = 91,5 + 9,75 = 28,6 Н. 3,85 2

Изгибающий момент в опасном сечении составит:

– в промежутке между А и В

		Ми z 2 = RA z2 ,		(5.50)
Ми z 2	=	49 ×3,85	= 94,3 Н×м;

	2

– в промежутке между В и Б

Ми z 3 = RA z3 - Fв.пр z3 - L ,

Крутящий момент в опасных сечениях равен:

– в середине пролета вала

		Мк z 2	=	N1 + N2		,
					w
		5300 + 5300
Мк z 2	=				= 415,6 Н×м;

	25,5

– в месте установки верхней мешалки

(5.51)

(5.52)

Мк z3	=	N2	,	(5.53)
		w

Мк z3 = 5300 = 207,8 Н×м. 25,5

Момент сопротивления вала в сечениях z2, z3 находится по формуле

			W	= W	=	pd 3	(5.54)
			W	= W	=	,	(5.54)
			z 2	z 3		32
						32
W	= W	=	3,14 × 0,0653		= 2,69 ×10−5		м3.
W	= W	=			= 2,69 ×10−5		м3.
z 2	z 3	32
		32

Эквивалентные напряжения в этих сечениях рассчитываются по следующим формулам:

M 2

+ M 2

sэкв z 2 =

и z 2

к z 2

(5.55)

Wz 2

sэкв z 2

94,32 + 415,62

=1,58 ×107 Па;

2,69 ×10−5

M 2

+ M 2

sэкв z3 =

и z3

к z3

(5.56)

Wz3


sэкв z3	=	100,42 + 208,72		= 1,04 ×107		Па.

		2,69 ×10−5
Допускаемые напряжения в сечениях zi определяются по
формуле			εмσ−1
		[s]zi =
					,	(5.57)
			Кσ zi nmin

где eм – масштабный фактор (коэффициент влияния абсолютных размеров вала), определяемый по рис. 5.6; s–1 – предел выносливости материала вала, s–1 » (0,4 – 0,5) sв; sв – предел прочности материала вала, МПа; Кσ zi – эффективный коэффициент концентрации напряжений, определяемый по табл. 5.5; пmin – минимальный запас прочности вала.

		εм

	0,8
	0,8										1
											1
							2

0,6
0,6

0,4
										100		150	200	300
					20	30		40	50						d, мм
			0,5	10
			0,5	10

Рис. 5.6. Зависимость масштабного фактора εм от диаметра d и материала вала:

1 – углеродистая сталь;

2 – легированная сталь

Для вала d = 65 мм, изготовленного из легированной стали Х18Н10Т, согласно рис. 5.6, коэффициент eм = 0,67, а при температуре 80° С предел выносливости s–1 = 200 МПа. Так как на валу в местах установки мешалок имеются шпоночные канавки, выполненные торцовой фрезой, то Кσ z3 = 1,14 (согласно табл. 5.5). В неослабленном сечении Кσ z2 = 1. Приняв ориентировочно пmin = 2, получим

[s]z 2	=		0,67 × 2	×108	= 6,7 ×107 Па;

	1× 2
[s]z3 =		0,67 × 2		×108	= 5,9 ×107 Па.

1,14 × 2

Таблица 5.5

Эффективный коэффициент концентрации напряжений Кσ zi

Предел
прочности
материала,
материала,						Кσ zi
σв, МПа
σв, МПа			для валов со шпоночной канавкой,											для валов
			выполненной фрезой										с метрической
		торцовой					дисковой							резьбой
400		1,30			1,51									1,45
500		1,38			1,64									1,78
600		1,46			1,76									1,96
700		1,54			1,89									2,20
800		1,62			2,01									2,32
900		1,69			2,14									2,47
1000		1,77			2,26									2,61
1200		1,92			2,50									2,90
											Окончание табл. 5.5

								r
							h	r
							h


Предел									d


прочности
прочности						Кσ zi
материала,						Кσ zi
σв, МПа				для валов с выточкой при h/r
σв, МПа				0,5										1
				0,5										1
						при r/d
	0,01		0,02	0,03		0,05				0,10		0,01			0,02
400	1,88		1,79	1,72		1,61				1,44		2,09			1,99
500	1,93		1,84	1,77		1,66				1,48		2,15			2,05
600	1,98		1,82	1,82		1,71				1,52		2,21			2,11
700	2,04		1,95	1,87		1,77				1,55		2,27			2,17
800	2,09		2,00	1,92		1,82				1,59		2,37			2,20
900	2,15		2,06	1,97		1,88				1,62		2,39			2,28
1000	2,20		2,11	2,02		1,93				1,66		2,45			2,35
1200	2,31		2,22	2,12		2,04				1,73		2,57			2,49

Предел						Кσ zi
Предел				для валов с выточкой при h/r
прочности				для валов с выточкой при h/r
прочности		1			2									3
материала,		1			2									3
материала,						при r/d
σв, МПа						при r/d
σв, МПа	0,03		0,05	0,01		0,02				0,03		0,01			0,02
	0,03		0,05	0,01		0,02				0,03		0,01			0,02
400	1,91		1,79	2,29		2,18				2,10		2,38			2,28
500	1,97		1,85	2,36		2,25				2,16		2,47			2,35
600	2,03		1,91	2,43		2,32				2,22		2,56			2,42

700	2,08	1,97	2,50	2,38	2,28	2,64	2,49
800	2,14	2,03	2,56	2,45	2,35	2,73	2,56
900	2,19	2,09	2,63	2,51	2,41	2,81	2,63
1000	2,25	2,15	2,70	2,58	2,47	2,90	2,70
1200	2,36	2,27	2,84	2,71	2,59	3,07	2,84

Иными словами, условия прочности выполняются

sэкв z 2 £ [s]z 2 , 1,58 ×107 Па < 6,7 ×107 Па;

sэкв z3 £ [s]z3 , 1,04 ×107 Па < 5,9 ×107 Па.

Таким образом, вал диаметром 65 мм и длиной 3,85 м при заданной нагрузке является виброустойчивым, прочным и достаточно жестким в опасных сечениях.

ЛИТЕРАТУРА

1. Лащинский, А. А. Конструирование сварных химических аппаратов / А. А. Лащинский. – Л.: Машиностроение, 1981. –

382с.

2.ГОСТ 24306–80. Сосуды и аппараты. Технические требования. – М.: Госкомитет СССР по стандартам, 1980. – 46 с.

3.ГОСТ 14249–83. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. – М.: Госкомитет СССР по стандартам, 1983.

–62 с.

4.Уайлд, Д. Оптимальное проектирование / Д. Уайлд. – М.: Мир,

1981. – 271 с.

5.Дитрих, Я. Проектирование и конструирование. Системный подход / Я. Дитрих. – М.: Мир, 1981. – 454 с.

6.Джонс, Дж. К. Методы проектирования / Дж. К. Джонс. – М.:

Мир, 1986. – 626 с.

7.Остриков, А. Н. Расчет и конструирование машин и аппаратов пищевых производств / А. Н. Остриков, О. В. Абрамов. –

СПб.: ГИОРД, 2004. – 352 с.

8.Лащинский, А. А. Основы конструирования и расчета химической аппаратуры / А. А. Лащинский, А. Р. Толчинский. – Л.: Машиностроение, 1970. – 712 с.

9.Васильцов, Э. А. Аппараты для перемешивания жидких сред: справ. пособие / Э. А. Васильцов, В. Г. Ушаков. – Л.: Машиностроение, 1979. – 272 с.

10.Тимонин, А. С. Основы конструирования и расчета химикотехнологического оборудования: справочник / А. С. Тимонин. – Т. 1. – Калуга: изд-во Н. Бочкаревой, 2006. – 592 с.

11.Тимонин, А. С. Основы конструирования и расчета химикотехнологического оборудования: справочник / А. С. Тимонин. – Т. 2. – Калуга: изд-во Н. Бочкаревой, 2006. – 674 с.

12.Соколов, В. И. Основы расчета и конструирования деталей и узлов пищевого оборудования / В. И. Соколов. – М.: Машиностроение,

1963. – 430 с.

13.Канторович, З. Б. Основы расчета химических машин и аппаратов / З. Б. Канторович. – М.: Машиностроение, 1960. – 743 с.

14.Михалев, М. Ф. Расчет и конструирование машин и аппаратов / М. Ф. Михалев. – Л.: Машиностроение, 1984. – 299 с.

15.Николаев, Г. А. Сварные конструкции / Г. А. Николаев, С. А. Куркин. – М.: Машиностроение, 1971. – 758 с.

16.Вихман, Г. Л. Основы конструирования аппаратов и машин нефтеперерабатывающих заводов / Г. Л. Вихман, С. А. Круглов. – М.: Машиностроение, 1978. – 326 с.

17.Харламов, С. В. Практикум по расчету и конструированию машин и аппаратов пищевых производств / С. В. Харламов. – Л.: Агропромиздат, 1991 – 256 с.

18.	Машины	и аппараты	химических	производств /	под ред.
В. Л. Соколова. –		Л.: Машиностроение, 1982. – 384 с.
19.	Правила	устройства и	безопасной	эксплуатации	сосудов,

работающих под давлением. – Минск: ДИЭКОС, 2006. – 2003 с.

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 89 / 109 10 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке Методички для специальности "Машины и аппараты..."

#
26.03.20153.6 Mб45Калишук_ПИАХТ.pdf
#
26.03.20151.04 Mб27Калишук_ПиАХТ_Ч.2.pdf
#
26.03.201531.06 Mб22Калишук_Процессы.pdf
#
26.03.2015682 Кб17Кулис_Основы управления.2010.pdf
#
26.03.20152.64 Mб45новосельская.pdf
#
26.03.2015297.48 Кб17Основы механизации_ Петров.pdf
#
26.03.2015715.93 Кб18Политология для з.о.2011.Крючек.pdf
#
26.03.2015883.99 Кб28Технология основных химических производств_Лихачева для з.о.pdf
#
26.03.2015239.18 Кб18экономика отрасли.2007 Сидорова Сюсюкина _Поз.141_.pdf
#
26.03.2015484.01 Кб21Экономика предприятияя отрасли для з.о.2006.pdf