Аппарат вертикальный с трёхлопастной мешалкой

   

2. Определить  значение приведённой массы мешалки  и вала

 

где - коэффициент приведения распределённой массы вала к сосредоточенной массе мешалки. 
 
 

   

3. Определить  радиус вращения центра тяжести приведённой массы мешалки и вала:

 
 
   

4. Определить  центробежную силу:

 

где - приведённая масса мешалки и вала, кг; - радиус вращения центра тяжести приведённой массы, м. 

   

5. В соответствии с выбранной расчётной схемой вала определить радиальные реакции  в опорах.

        
 

   

6. Построим  эпюры изгибающих и крутящих моментов и определим величину изгибающих моментов в опасном сечении вала.

                      
 
 
 
 
 
 
 

1.                                               

                             
 
 
 
 
 

2.                                                      

                                 
 
 
 
 
 

М_и= - 102,9 Н∙м

7. Определить напряжение изгиба и напряжение кручения в опасном сечении:

 
 
 
 
   

8. Рассчитать  эквивалентное напряжение и проверить  выполнение условия

 
 

    Значение допускаемого напряжения рассчитывается по формуле 

где =1,2 – 1,5 – коэффициент концентрации напряжений,

- минимальный запас  прочности вала (ориентировочно  ,

- предел выносливости  материала вала  ; значение предела прочности берут из табл. 54 прил. 1. 
 
 
 

    Условие выполняется.

7. Проверочный расчёт шпонок

  Призматические  шпонки проверяют на смятие. Проверки подлежат две шпонки – в месте  посадки полумуфты и в месте  установки мешалки.

  Условие прочности: 

  где - диаметр вала в месте установки шпонки; рабочая длина шпонки со скруглёнными торцами в мм (l – полная длина шпонки); b, h, t – стандартные размеры (табл. 55 прил. 1); - допускаемое напряжение на смятие.

  Проверим  шпонку в месте посадки полумуфты, где исходными данными являются:

- диаметр вала  полумуфты; 

b = 10 мм

h=8 мм

t₁=5 мм

t₂=3,3 мм

l – полная длина шпонки; l=60 мм

- рабочая длина  шпонки со скругленными  торцами,  

Условие выполняется.

Проверим шпонку в месте посадки мешалки, где  исходными данными являются:

- диаметр вала  полумуфты; 

b = 14 мм

h=9 мм

t₁=5,5 мм

t₂=3,8 мм

l – полная длина шпонки; l=50 мм

- рабочая длина  шпонки со скругленными  торцами,  

Условие выполняется.

8. Проверка пригодности подшипников

  Пригодность подшипников качения определяется сопоставлением расчётной динамической грузоподъёмности C_p с базовой (табличной) C.

  Расчёт  динамической грузоподъёмности производится по формуле 

  где - срок службы (ресурс) узла; n – число оборотов вала в минуту; - эквивалентная динамическая нагрузка; m=3 (для шарикоподшипников).

  Определение сил, нагружающих  подшипники. Радиальные нагрузки F_r на подшипники равны радиальными реакциям R_A, R_B (см. расчёт вала на прочность).

  Осевые  нагрузки. При установке вала в шариковых радиальных подшипниках осевая сила F_a, нагружающая подшипник, равна внешней осевой силе F_A, действующей на вал: 

  где - давление в аппарате; - вес вала и мешалки; d_рас – расчётный диаметр вала в уплотнении, установленном на крышке аппарата (d₆); d_рас=d+5 мм. 
 

  При размещении вала в радиально-упорных подшипниках  осевые силы F_a, нагружающие подшипники, находят с учётом осевых составляющих S от действия радиальных сил F_r; для шарикоподшипников ; где F_r – реакция наиболее нагруженной опоры (R_A или R_B ); - коэффициент осевого нагружения подшипника (табл. 50).

Последовательность  расчёта.

1. Для выбранного подшипника 36209 выпишем значения динамической С и статистической грузоподъёмности С₀, (табл. 48,49 прил. 1).

• динамическая грузоподъёмность С=41,2 кН

• статистическая грузоподъёмность С₀=25,1 кН

2. По отношению (табл. 50, прил. 1) выпишем значения коэффициента осевого нагружения .

3. Определяем осевые составляющие.

В опоре А

В опоре В

4. Определяем осевую результирующую нагрузку на подшипники в соответствии с условиями нагружения:

 
 
 
 
   

5. Сравнивают  отношения коэффициентом e и принимают значения коэффициентов x и y:

 

Из таблицы 50 x=0,45 y=1,436

6. Вычисляют эквивалентную динамическую нагрузку:

 

где - коэффициент вращения; при вращении внутреннего кольца подшипника; коэффициент безопасности (меньшее значение принимают для односменной работы, большее – для круглосуточной), значение температурного коэффициента принимают в зависимости от рабочей температуры подшипника: (при ); (при t=100 – 125⁰C). 

   

7.  По  формуле определяют грузоподъёмность  С_р  и сравнивают её с табличным значением.

 

. Условие выполняется, подшипник пригоден.

4. Выполнение графической части проекта.

Графическая часть  проекта состоит из сборочных  чертежей: общего вида аппарата с перемешивающим устройством и приводом и отдельных  узлов привода, корпуса аппарата, крышки аппарата. Каждый сборочный  чертёж сопровождается спецификацией. Содержания и требования, предъявляемые  к оформлению графической части  проекта, изложены в литературе. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Библиографический список

1. Тимонин, А.С. Основы конструирования и расчёта химико-технологического и природоохранного оборудования: справочник: в 3 т./ А.С. Тимонин. – Калугу, 2002.
2. Лащинский, А.А. Конструирование сварных химических аппаратов: справочник / А.А. Лащинский. – Л.: Машиностроение, 1981.
3. Иванов, М.Н. Детали машин / М.Н. Иванов. – М.: высшая школа, 2000.
4. Попова, Г.Н. Машиностроительное черчение: справочник / Г.Н. Попова, С.Ю. Алексеев. – Л.: Машиностроение, 1986.
5. Задания и требования, предъявляемые к курсовому проекту по прикладной механике: методические указания, / сост.: Ю.Л. Шкляр, Э.Н. Островская, В.С. Чураков. – Казань: Изд-во Казан. гос. технол. ун-та, 1988

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

. 
 
 
 

Аппарат вертикальный с трёхлопастной  мешалкой

Пояснительная записка к курсовому проекту  по деталям машины