- •Методическое пособие к выполнению курсового проекта по механике Расчет и конструирование химических реакционных емкостных аппаратов
- •Глава 1. Справочные таблицы к курсовому проекту по механике 4
- •Глава 2. Расчет корпуса аппарата 38
- •Глава 3. Расчет элементов механического перемешивающего устройства 55
- •Глава 4. Расчет опор корпуса химических аппаратов 80
- •Глава 6. Уплотнение вращающихся валов 91
- •Глава 7. Фланцевые соединения аппаратов 95
- •Глава 1. Справочные таблицы
- •1.1 Задание кафедры
- •1.2 Этапы курсового проектирования
- •2) Сталь двухслойная
- •1) Сталь толсто- листовая
- •Глава 2 Расчет корпуса аппарата
- •2.1. Конструктивные особенности корпусов аппаратов
- •2.2 Выбор комплектующих элементов и материалов
- •2.3 Расчет корпуса аппарата на прочность
- •2.3 Расчет корпуса при нагружен наружным давлением.
- •Глава 3 Расчет элементов механического перемешивающего устройства
- •3.1 Расчет мешалок
- •3.1.1 Типы и параметры мешалок
- •3.1.2 Расчет мешалок.
- •3.1.3 Определение осевого усилия вала.
- •3.1.4 Подшипники качения.
- •3.2 Расчет вала вертикального перемешивающего устройства
- •3.2.1 Расчет вала на виброустойчивость.
- •3.2.2. Проверка прочности на кручение и изгиб
- •3.2.3. Проверка на жесткость
- •Глава 4 расчет опор корпуса химических аппаратов
- •4.1Расчет опор.
- •Глава 5 уплотнения врашающихся валов
- •5.1 Сальниковые уплотнения
- •5.2 Торцовое уплотнение
- •5.3 Расчет уплотнений
- •Глава 6 фланцевые сооединения аппаратов
- •6.1 Фланцы.
- •6.2 Расчет фланцевых соединений.
- •Пример расчета
- •1.Выбор материала.
- •Расчетная часть
- •3.3Подбор уплотнения
- •3.6.1 Подбор подшипников.
- •3.6.2 Проверочный расчет.
- •3.10 Расчет фланцевого соединения
3.1.4 Подшипники качения.
Для подшипников качения приводного вала мешалки установленных в наиболее нагруженной верхней опоре, воспринимающей действие осевых и радиальных сил, выполняется проверочный расчет.
Радиальные нагрузки, действующие на подшипники валов стандартных аппаратов о мешалками, при соблюдении условия их виброустойчивости незначительны. Поэтому проверка нагрузочной способности подшипников выполняется по ОСТ 26-01-1225-75 [8] в соответствии с условием
F≤[F]
где F - расчетное осевое усилие, действующее на вал мешалки, Н;
[F] - предельное осевое усилие, установленное для каждого типа привода, Н.
3.2 Расчет вала вертикального перемешивающего устройства
Условия, обеспечивающие работоспособность вала перемешивающего устройства, определяются его расчетом на виброустойчивость, жесткость и прочность.
В рассматриваемых методах расчета валов принят ряд допущений.
1. Разъемный вал, соединенный жесткой муфтой, принят эквивалентным целому.
2. Силовое воздействие на вал уплотнительного устройства (сальникового или торцевого) и податливость опор не учитываются.
3. Участки вала, расположенные выше верхней опоры, в расчете не учитываются.
4. Соединительные муфты и изменение диаметра вала в пределах привода, предусмотренные ОСТ 26-01-1225-75, не учитываются.
5. Расчет жесткости консольного ведется по диаметру наибольшей протяженности.
В качестве принципиальных схем для расчета валов (рис.3.9 ) вертикальных аппаратов с механическими перемешивающими устройствами приняты наиболее распространенные в практике аппаратостроения схемы конструкций однопролетных и двухпролетных консольных валов, имеющих по одной шарнирно-неподвижной опоре А (подшипник качения одиночный или сдвоенный, воспринимающий осевую и радиальную нагрузку) и по одной шарнирно-подвижной опоре В (рис. 5.4) (подшипник качения или скольжения, воспринимающий радиальную нагрузку). Концевой подшипник скольжения считается шарнирно-подвижной опорой, если его рабочая длина меньше или равна диаметру вала.
3.2.1 Расчет вала на виброустойчивость.
Расчет вала на виброустойчивость сводится к определению условий работы, при которых угловая скорость вынужденного вращения вала со находится в определенном соотношении с частотой его собственных крутильных колебаний ω1, соответствующей критической частоте вращения вала.
Вал, вращающийся с частотой, меньшей чем первая критическая скорость (ω < ω1), называется жестким. Если частота вращения вала превышает первую критическую скорость (ω>ω1), то вал называется гибким.
В аппаратах с перемешивающими устройствами, как правило, применяются жесткие валы. Для предотвращения резонанса колебаний должно соблюдаться условие виброустойчивости для жесткого вала.
В принятых нерезонансных областях работы валов влияние сил сопротивления рабочей среды незначительно.
Расчет первой критической скорости вала, соответствующей резонансу при изгибных колебаниях, выполняется в такой последовательности.
На основании эскизной компоновки аппарата составляется расчетная схема вала (рис. 3.9). Первая критическая скорость вала определяется по формуле
рад/с (5.1)
где L- расчетная длина вала, м;
Е- модуль упругости материала вала, Па;
I - момент инерции поперечного сечения вала, м4,
;
mB - масса единицы длины вала, кг/м,
ρ - плотность вала из стали, кг/м3, ρ= 7,85
α - корень частного уравнения, основной тон.
Величина α определяется по графикам, представленным на рис.52,53.
Для определения корня частного уравнения предварительно вычисляются относительная координата центра тяжести мешалки.
относительная масса мешалки
Рис. 3.9 Расчетные схемы валов мешалок:
а)-вал консольный; б)-вал однопролетный (приводы с концевой опорой)
Рис.3.10 Значение корня частного уравнения для консольного вала
Рис.3.11 Значение корня частного уравнения для однопролетного вала
где m - масса мешалки, кг
Если найденное значение не удовлетворяет условию необходимо увеличить диаметр вала, который определяется по формуле
;
где [τ]- допускаемое напряжение при крученииД1а,
[τ] = 2- 107 Па;
T - расчетный крутящий момент на валу, Нм,
э
где Кδ - коэффициент динамичности нагрузки;
N - номинальная мощность, потребляемая мешалкой, Вт;
ω - угловая скорость вала мешалки, рад/с.
Для турбинных и трехлопастных мешалок и аппарата без перегородок Kδ=1,5; в аппарате с перегородками Кδ =1,2; для рамных и лопастных
мешалок Kδ =2,0.