4.3 Подбор фланца аппарата

Фланцевое соединение состоит из двух симметрично расположенных фланцев с уплотнительными поверхностями, прокладки и крепежных элементов(болтов, шпилек, гаек, шайб).

Выбираем фланец приварной встык(фланец с шейкой)(Таб3.2).

Уплотнение типа выступ-впадина при 0.6МПа≤Pa≤1.6МПа

Поскольку фланцевые соединения стандартизированы, их расчет на прочность сводится к расчету болтов(шпилек).

4.3.1 Расчетная сила осевого сжатия фланцев

- реакция прокладки,

- средний диаметр прокладки,

- эффективная ширина прокладки()

- коэффициент, зависящий от материала прокладки.

Прокладку возьмем плоскую неметаллическую(фторопласт-4):

(таб.3.4)

-толщина прокладки (таб.3.4)

т.к.=15мм≤0.015м

m=2.75 – коэффициент, зависящий от материала прокладки (таб. 3.3)

4.3.2 Равнодействующая внутреннего давления Qд

4.3.3 Усилие, возникающее от разности температур фланца и болта в период эксплуатации, Qt

=0.14 – коэффициент, определяемый по диаграмме (Рис. 3.6).

n=44 – число болтов (Болты М20 – примечание к таб. П-9)

-площадь поперечного сечения болта(шпильки) по внутреннему диаметру резьбы.

=20мм

(подбор материала)

4.3.4 Расчетное осевое усилие для болтов

-усилие, действующее на болты при предварительном сжатии прокладки

=10МПа – удельная нагрузка на прокладку (таб. 3.3)

-усилие затяжки болтов при монтаже

- отношение допускаемых напряжений для материалов болтов.

-коэффициент жесткости фланцевого соединения.

- предельное усилие в болтовом соединении в процессе эксплуатации

4.3.5 Проверка на прочность болтов по условию

=139МПа-допускаемое напряжение для материала болтов.

условие прочности выполняется.

4.3.6 Проверка прокладки на прочность

- расчетное давление на прокладку при монтаже

=40МПа – допускаемое давление(удельная нагрузка) для прокладки (таб. 3.3)

условие прочности выполняется.

4.4 Подбор мотор-редуктора и стойки привода аппарата.

Перемешивающее устройство химического аппарата состоит из привода, вала и мешалки. Привод химического аппарата включает электродвигатель(источник энергии), механическую передачу(редуктор, ременную передачу и др.) и опорную стойку для крепления.

4.4.1 Подбор привода

Номинальный объем аппарата Va=1.25, рабочее давлениеPa=1.4МПа, среда-нейтральная, температура среды t=100C˚, мешалка турбинно-открытая,Nм=0.1кВт.

-Уплотнение выбираем торцевое (таб.П-10) (тип. ТД- 32).

-Вычислим приближенное значение КПД привода

- КПД клиноременной передачи

- КПД пары подшипников качения

- КПД торцевое уплотнение

- КПД зубчатой компенсирующей муфты

Общий КПД привода равен

Потребляемая мощность привода

и n=630об/мин

Следовательно привод выбираем типа 4(таб.П-13)

рис. П-6 :

Из таблицы П-13 следует габарит привода №1

Максимальный крутящий момент с учетом пусковой нагрузки:

=1.5 – коэффициент динамичности нагрузки(т.к.мешалка ТО)

N=3.0кВт – номинальная мощность двигателя привода.

4.4.2 Предварительный расчет вала

Предварительный расчет вала на прочность выполняется только на кручение по пониженным допускаемым напряжениям.

=1.5 – у всех.

N=0.10кВт-мощность на валу.

=20-25МПа– по методичке.

Следовательно =50мм.

4.4.3 Расчет вала мешалки на прочность и виброустойчивость

Для безопасной работы конструкции установлены следующие ограничения, являющиеся условиями виброустойчивости:

- для жестких валов.

- для гибких валов.

Где

-угловая скорость вращения вала.

-критическая угловая скорость вала, равная частоте собственных колебаний вала с установленным на нем вращающимися деталями(мешалки, ротора и д.р.)

Критическая угловая скорость определяется по формуле

-момент инерции поперечного сечения вала.

- масса одного метра длины вала мешалки.

-диаметр вала мешалки

- плотность материала вала (сталь).

- длина вала

Для эллиптического днища в сочетании с турбинно-открытой мешалкой

=280мм. Следовательно=280мм.

=1220мм (таб. П-14)

- корень частотного уравнения вала мешалки.

- масса мешалки(таб. П-20)

т.к. (таб. П-14)

Т.е. по Рис. 5.1б для двухопорного вала.

=1.5

- условие виброустойчивости для гибкого вала выполняется.

Приведенная центробежная сила определяется по формуле

- приведенная сосредоточенная масса вала и мешалки.

- радиус вращения центра тяжести приведенной массы вала и мешалки

-эксцентрисисет центра массы мешалки

- допускаемое биение вала(для расчета можно принять)

- коэффициент привидения распределенной массы вала к сосредоточенной массе мешалки.

Максимальное нормальное напряжение

Максимальное касательное напряжение

Условие прочности:

Условие выполняется.