4.5. Расчёт вала.

4.5.1. Расчёт вала на виброустойчивость.

Для безопасной работы конструкции установлены следующие ограничения, которые являются условием виброустойчивости:

- угловая скорость вращения вала мешалки

- первая критическая скорость вала, равная частоте собственных поперечных колебаний вала с установленными на нём деталями

где -момент инерции поперечного сечения вала.

- масса одного метра длины вала мешалки (для стали )

- диаметр вала мешалки ()

Е- модуль упругости материала вала при рабочей температуре ()

- длина вала принимаем

-определяем по графику на стр. 31[1]

- относительная координата центра мешалки

- берём по табл. П-11[1](расстояние между опорами)

- относительная масса мешалки

-масса мешалки

=11кгпо таблице П-17 [1]

- длина вала

По графику на стр.31 [1] рис. 5,1определяем

Найдём :

Согласно условию виброустойчивости:

Условие виброустойчивости выполняется.

4.6.2. Расчёт 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

=2для лопатных мешалок

- номинальная мощность двигателя привода

=3кВт

- 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 приведённой массы вала и мешалки

- коэффициент приведенияраспределённой 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

4.7. Проверочный расчёт мешалки.

Размеры мешалки берутся по таблице П-17[1], исходя из допустимого крутящего момента.

Проверка прочности стыкового шва соединения лопастей со ступицей мешалки выполняется по нормальным напряжениям при изгибе лопастей:

где - допускаемое напряжение сварного шва.

- коэффициент сварного шва

- допускаемое напряжение для выбранного материала мешалки

- соединение тавровое с двусторонним швом

- расчётный изгибающий момент в сечении стыкового шва лопасти

- число лопастей

- расчётный крутящий момент

- коэффициент динамичности для лопатных мешалок

- номинальная мощность на валу мешалки

смотри пункт «подбор привода мешалки»

- КПД привода

по таблице П-15

выбираем мешалку по допустимому крутящему моменту по таблице П-17 и проверяем на прочность

Расчётный осевой момент сопротивления сечения стыкового шва определяется следующим образом.

У нас лопасть с ребром жёсткости.

- осевой момент инерции относительно центральной оси х.

Определение положения центра тяжести сечения:

по таблице П-17[1]

4.8. Подбор муфты.

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

Где

- номинальный вращающий момент при установившемся режиме (у нас)

- 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 =40мм

- 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

возьмём длину шпонки и проведём повторный расчёт

Следовательно выбираем шпонку со следующими размерами