Расчет 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 рамных мешалок

- номинальная мощность двигателя привода

= 0,25кВт

- 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 приведенной 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

Подбор муфты.

Основные муфты, применяемые в химическом машиностроении, стандартизованы. Согласно стандартам их подбирают по диаметрам соединяемых валов и по расчетному передаваемому вращаемому моменту

Где

- номинальный вращающий момент при установившемся режиме (,)

- коэффициент режима работы (табл. 6,1[1])

= 1,8

выбираем упругую втулочно-пальцевую муфту с допустимы моментом на валу

т.к. радиальные и угловые смещения валов снижают долговечность резиновых втулок, нагружая валы дополнительной изгибающей силой, то необходимо провести проверку прочности пальца.

Условие прочности пальца

пальцы рассчитываются на изгиб в предположении, что палец как балка жёстоко закреплён одним концом и сила приложена сосредоточена посредине пальца.

- поперечная сила, воздействующая на палец при передаче расчётного вращающего момента

- число пальцев

- диаметр окружности расположения пальцев

=120

- длина пальца

для материала Ст45

прочность резиновых втулок проверяют по напряжениям смятия при допущении, что давление равномерно распределено по длине втулки:

- длина втулки =36мм

-допускаемое напряжения смятия для резины.

для всех типов муфт выполняется проверочный расчёт шпоночного соединения.

Условие прочности шпонки на смятие

- напряжение смятия на боковой поверхности шпонки

- диаметр участка вала под муфту

У нас =65мм

- расчётная длина шпонки

Выбираем шпонку из таблицы П-32[1]:

b – ширина шпонки из таблицы П-32[1]

- допускаемое напряжение смятия для шпонки из сталей марок Ст45

Следовательно выбираем шпонку со следующими размерами

Подбор комплектующих

Подбор уплотнения

В химических аппаратах с перемешивающим устройством для герметизации места прохождения вращающегося вала сквозь неподвижную крышку применяют уплотнения. С этой целью используют сальниковые и торцевые уплотнители.

Сальниковые уплотнители не применяются при ядовитых пожаро- и взрывоопасных средах.

Так как хлористый алюминий AlCl₃ в растворе не ядовит то следует назначить сальниковое уплотнение.

Подбор люков

Ввиду малых размеров аппарата целесообразно назначить стальной загрузочный люк с плоской крышкой. Так как данный вид люков имеет минимальные размеры и значительно не будет влиять на устойчивость всей конструкции.

Размеры люка выбираем по таблице П-28[1]

Возьмём люк диаметром условного прохода 150мм

.

Подбор штуцеров

Все штуцера подбираются по таблице П-30[1]

Возьмем для аппарата 9 штуцеров

1. Штуцер для слива продукта назначаем с условным проходом в 150мм для максимальной скорости слива.

2. Два штуцера берём с условным проходом 65мм ввод вывод термостатической среды (для большей скорости циркуляции термостатической среды в рубашке).

3. Остальные штуцера берём с условным проходом 50мм

-Для отбора проб

-Установки манометра

-Установки термометра

-Два для ввода реактивов

-Слив конденсата

Подбор опор аппарата

Тип и размер опоры выбираются по допустимой грузоподъёмности

1. Вес цилиндрической части

2. Вес днища

по таблице П-7 [1]

3. Вес крышки

по таблице П-6[1]

4. Вес фланцев

по таблице П-9 [1]

Н

5. Вес цилиндрической обечайки рубашки

6. Вес днища рубашки

по таблице П-7 [1]

вес сухого аппарата будет равняться

335,4+159,2+155,1+177,82+367+159,2=1353,72Н

1. Вес AlCl₃

по таблице П-7 [1]

2. Вес воды

вес жидкостей

10756,8+2086,5=12825,3Н

Вес комплектующих

Полный вес аппарата

1353,72+12825,3+700+220+140=15239,02Н=15,24Кн

_{Для противодействия дополнительным нагрузкам умножаем полный вес на 1.2}

_{Получаем вес, равный 6 Кн}

выбираем опору тип 3 допускаемый вес 10кН по таблице П-33 [1]

Проверяем площадь опоры подкладного листа из условия из условия прочности бетонного листа

- допускаемое напряжение для бетона при сжатии

- для бетона марки 200

Площадь одной опоры

смотри таблицу П-33

0,043>0,001

Прочность угловых сварных швов, соединяющих рёбра опор с корпусом аппарата, проверяют по условию

- напряжение среза в швах

- катет шва

- общая длина шва

- допускаемое напряжение для материала шва можно принять