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 давление Pa=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.

 

 

Подбор мешалки

4.5.1 Выбор мешалки

Мешалка Турбинно-открытая (задано)

Вид – неразьемная(Рис П-12, исполнение 1)

 

 

 

Основные размеры мешалки (таб. П-20)

 

 

Ступица (рис. П-14,а)

 

Основные размеры ступицы мешалки (таб. П-22)

 

 

4.5.2 Проверочный расчет мешалок

Наиболее нагруженным участком является сварное соединение диска со ступицей мешалки. Тавровое соединение выполняется угловыми швами. Расчетное касательное напряжение определяется в плоскости биссектрисы углового шва.

Условие прочности этого соединения имеет вид

- суммарная площадь биссектрисы сечения

- катет сварного шва.

s=4мм(таб.П-20) – толщина мешалки(диска)

dc=70мм (таб. П-22)

- допускаемое напряжение среза для материала швов

- допускаемое касательное напряжение для материала диска с учетом температуры среды и коэффициента сварного шва.

Условие выполняется

 

 

Подбор муфты

4.6.1 Выбор муфты

Берем фланцевую муфту т.к. именно она идет к нашему приводу 4 (Рис. П-18)

Основные размеры муфты (таб.П-26)

 

4.6.2 Проверочный расчет муфты

Расчетный передаваемый вращающий момент

=1.25 –коэффициент режима работы (таб. 6.1)

Наиболее слабые звенья выбранной муфты проверяются на прочность по расчетному моменту .

Фланцевая муфты просты по конструкции, надежны в работе, могут передавать большие моменты. Материал – сталь 40 или 45, допускается применение для полумуфты чугун

СЧ 21-40, а фланец выполняется заодно с валом.

Проверочный расчет выполняется для болтов, соединяющих обе полумуфты. Необходимо отметить, что в этих муфтах только половина болтов поставлена без зазора. При передаче вращательного момента болт нагружается поперечной силой.

- число болтов, установленных без зазора.

- диаметр центровой окружности расположения болтов.

(таб. П-26)

Рассчитываем болты на срез:

- диаметр болта; т.к. болты М16(таб. П-26)

- допускаемое напряжение на срез

Следовательно условие прочности выполняется.

4.6.3 Проверочный расчет шпоночного соединения

Для всех типов муфт выполняется проверочный расчет шпоночного соединения

(рис. П-25). Условие прочности шпонки на смятие:

- напряжение смятия на боковой поверхности шпонки,

- диаметр вала под муфту

- расчетная длина шпонки

Где L – исполнительная длина шпонки, назначаемая конструктивно, но не более 1.5d в соответствии со стандартным рядом длин шпонок.(рис. П-24, таб. П-32)

- допускаемое напряжение на смятие для шпоночного соединения из сталей марок Ст.6, Ст. 45.

Условие прочности выполняется.

 

4.7 Подбор уплотнений.

В химических аппаратах с перемешивающими устройствами для герметизации места прохождения вращающегося вала сквозь неподвижную крышку применяют уплотнения.

Мы выбрали торцевое уплотнение ТД-32

 

Рис П-16