 |
Расчет шпоночного соединения ступицы мешалки с валом
|
|
|
|
Крутящий момент с вала на ступицу мешалки передается при помощи призматической шпонки (рис. 13), размещенной в шпоночных пазах вала и ступицы. Боковые грани на половине своей высоты шпонки испытывают напряжения смятия σсм, а продольное сечение - напряжения среза τср. Шпонку рекомендуется изготавливать из того же материала, что и вал. Допускаемые напряжения [σ] принимаются равными нормативным допускаемым напряжениям σ*.
Для ступиц мешалок рекомендуется применять высокие шпонки, размеры поперечного сечения которых (рис. 13) выбираются исходя из диаметра вала d1 участке под ступицей.
Рисунок13. Схема к расчету шпоночного соединения.
Длину призматической шпонки назначают конструктивно с учетом высоты ступицы h:
(137)
Полученное значение округляют до стандартного из ряда (по ГОСТ 23360-78).
.
Для шпоночного соединения (рис. 13) выполняется проверочный расчет на смятие.
Шпонка испытывает смятие с двух противоположных сторон: со стороны вала (на рис. 13 в поперечном сечении нижняя часть одной из боковых поверхностей), и со стороны ступицы (на рис. 13 верхняя часть противоположной боковой поверхности).
Сила, вызывающая смятие, Н:
(138)
где d1 - диаметр участка вала под ступицу мешалки (см. рис.13).
Минимальная поверхность смятия (м2) определяется по формуле:
(139)
Условие прочности шпонки на смятие:
(140)
где 
- напряжение смятия на боковой поверхности шпонки, Па;
Условие прочности шпонки на смятие выполнено.
Расчет муфт
Муфта соединяет вал привода с валом мешалки и передает крутящий момент.
Типоразмер муфты зависит от типа привода и диаметра. В приводе типа 1 используется упругая втулочно-пальцевая муфта. Муфты, выбранные по диаметру вала при эскизной компоновке аппарата, проверяются на нагрузочную способность по условию:
|
|
|
(141)
где Трм - расчетный крутящий момент на участке вала под муфту, 
; 
, 
- соответственно КПД подшипников, уплотнения и муфты, вводимые в расчет с учетом схемы привода.
- номинальный (допустимый) крутящий момент для выбранного типоразмера муфты, .
Условие на нагрузочную способность (141) выполняется.
Заключение
В данной курсовой работе был спроектирован аппарат с мешалкой, который состоит из элементов:
1) корпус, состоящий из ряда элементов и устройств: обечайка, крышка, днище, рубашка и др;
2) привод механического перемешивающего устройства;
3) рамная мешалка;
4) вал мешалки;
5) уплотнение вала мешалки;
6) муфта вала;
7) опоры-лапы и монтажные цапфы;
Были выбраны материалы, для элементов и устройств аппарата:
1) для корпуса – Ст3сп + 12Х18Н10Т;
2) для вала мешалки, муфты – 12Х18Н10Т и сталь 40;
3) опор-лап и монтажных цапф – Ст3сп;
4) для болтов – 10Х17Н13М2Т и 40.
5) для прокладки - Паронит кислотостойкий;
Были выполнены проектные и проверочные расчеты, позволяющие выявить соответствие аппарата требованиям эксплуатации.
Полученные значения расчетов:
- рабочее давление в аппарате, МПа - 1,0
- предельное внутреннее давление, МПа - 1,0
- предельное наружное давление, МПа - 0,097
- максимальный вес аппарата, Н - 120200
- критическая угловая скорость вала в воздухе, рад/с – 17,217
- прочность вала при кручении, МПа – 14,06
- напряжение смятия на боковой поверхности шпонки, МПа – 45,77
- расчетный крутящий момент на участке вала под муфту, Н-м – 789,05
Технические требования на изготовление и испытания:
1. Аппарат изготовить и испытать в соответствии с ГОСТ 20680-86Е «Аппараты с механическими перемешивающими устройствами. Общие технические требования».
2. Корпус аппарата изготовить и испытать в соответствии с ОСТ 26-291-87Е «Сосуды и аппараты стальные и сварные. Общие технические условия».
|
|
|
3. Аппарат подлежит регистрации в органах Госгортехнадзора и должен соответствовать инструкции: «Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением».
4. Корпус аппарата подвергнуть гидравлическому испытанию пробным давлением 1.292 МПа.
5. Материал корпуса аппарата – двойная сталь Ст3сп+12Х18Н10Т.
6. Допустимая скорость коррозии не более 0.1 мм в год.
7. Торцовое уплотнение должно соответствовать требованиям ОСТ 26-01-88-87Е «Уплотнения валов торцовые для аппаратов с перемешивающими устройствами. Общие технические требования».
8. Конструкция мешалки по АТК 24.201.17-90, штуцеров – по АТК 24.218.06-90, корпуса аппарата - по ГОСТ 9931-85.
|
|
|
