60(другая среда) БТП(Моисеев)


Содержание
С.
1.1 Введение 3
1.2 Задание кафедры 4
2. Выбор материалов 5
3.1 Расчет элементов корпуса аппарата 6
3.2 Подбор и расчет привода 11
3.3 Расчет уплотнения 14
3.4 Расчет элементов механического перемешивающего устройства 16
3.5 Подбор подшипников качения 19
3.6 Подбор муфты 20
3.7 Расчет мешалки 23
3.7.1 Расчет шпонки на смятие 25
3.8 Расчет опор-лап аппарата 26
3.9 Подбор штуцеров и люка 30
4. Заключение 33
5. Список использованных источников 34
Изм.
Лист
№ докум.
ПодписьДата
Лист
2

Изм.
Лист
№ докум.
ПодписьДата
Лист
3

Введение
Аппараты с перемешивающими устройствами широко используются при проведении основных технологических процессов в химической и биохимической промышленности. На практике наибольшее распространение получил механический метод перемешивания жидких сред в аппарате, состоящем из корпуса и перемешивающего устройства. Отраслевыми стандартами Минхимнефтемаша установлены конструкции и параметры специальных составных частей аппаратов мешалки, что позволяет осуществить компоновку аппарата из типовых элементов (корпуса, мешалки, уплотнения вала, привода перемешивающего устройства по ОСТ 26-01-1205-95 в соответствии с частотой вращения мешалки, номинальным давлением в корпусе аппарата. Одновременно устанавливается тип уплотнения для вала мешалки: сальниковое или торцевое. Необходимо учитывать, что приводы типа 1 и 3 с концевой опорой в аппарате для вала мешалки не надежны в эксплуатации при воздействии абразивной или коррозионной активной среды на вал и вкладыши подшипника. Типоразмер мотор-редуктора выбирается в соответствии с заданной частотой вращения вала мешалки и потребляемой мощности электродвигателя. В аппаратах всех типов могут применяться внутренние теплообменные устройства – змеевик, либо непосредственный обогрев рабочей среды подачей горячего пара.
Изм.
Лист
№ докум.
ПодписьДата
Лист
4
Задание кафедры: произвести расчет и конструирование химического реакционного аппарата.
Номер варианта
Номинальный объем V, м35,0
Внутренний диаметр D, мм1800
Исполнение корпуса10
Параметры мешалки
Шифр41
Диаметр dм, мм560
Частота вращения n, мин-1400
Потребляемая мощность N, кВт5,6
Давление в корпусе
Избыточное Ри, МПа0,25
Остаточное Ро, МПа0,05
Давление в рубашке, избыточное Рруб, МПа0,0
Уровень жидкости в корпусе 1,2
Параметры среды
НаименованиеГлицерин
Температура t, оС20
Плотность1200
Выбор материала
Материалы, выбранные для деталей и сборочных единиц, должны обеспечить надежность аппарата и мешалки в работе и экономичность в изготовлении.
При выборе материала необходимо учитывать рабочую температуры в аппарате, давление и коррозионную активность рабочей среды. Учитывая эти условия, выбираем материал:
Для корпуса – Сталь Х5М
Для мешалки и вала – Сталь Х5М
Для крепежных изделий– Сталь 35ХМ
Изм.
Лист
№ докум.
ПодписьДата
Лист
5

Изм.
Лист
№ докум.
ПодписьДата
Лист
6
Расчетная часть
Расчетная часть курсового проекта включает в себя проверочные расчеты составных частей аппарата с мешалкой по главным критериям работоспособности (прочность, устойчивость, термостойкость, коррозионная стойкость и т.д.).
3.1 Расчет геометрических частей аппарата
Расчет обечаек, днищ, крышек корпуса аппарата на прочность и устойчивость под действием внутреннего и наружного давления с учетом термостойкости и коррозионной стойкости материалов выполняется в соответствии с ГОСТ 14249-80.
Определение расчетного давления в аппарате.
Расчетное давление – давление, при котором производится расчет на прочность и устойчивость элементов корпуса аппарата. По стандарту за рабочее давление принимается внутреннее давление среды в аппарате. Расчетное давление – это рабочее давление в аппарате без учета кратковременного повышения давления при срабатывании предохранительных устройств.

,
где Ризб – избыточное давление среды. Задается условиями технологического процесса.
- гидростатическое давление;
ρ – плотность жидкой среды, .
.
g=9,8 - ускорение свободного падения.
Нж – высота столба жидкости.

Ргидр учитывается, если оно превышает 5% от давления .
- учитывается.
Расчетное внутреннее давление
.
Расчет наружного давления, для проверки стенок корпуса на устойчивость.
Для элементов находящихся под рубашкой:
,
где Ра – атмосферное давление, Ра=0,1МПа.
Ро – остаточное давление. Ро=0,05МПа.
Рруб – избыточное давление в рубашке. Рруб=0,0МПа

Изм.
Лист
№ докум.
ПодписьДата
Лист
7
Определяем допускаемое напряжение для выбранного материала
,
где - допускаемое напряжение
- поправочный коэффициент, учитывающий взрывоопасность среды
- нормативное допускаемое напряжение .
Х5М по ГОСТ 5632-72 [1,с 11]

Поправка на коррозию
,
где П – скорость коррозии в рабочей среде. П=0,1 ;
- срок службы аппарата.

Расчет оболочек, нагруженных внутренним давлением
Расчет толщины стенки цилиндрической обечайки
,
где D – внутренний диаметр корпуса;
- расчетное давление;
- допускаемое напряжение;
- коэффициент прочности продольного сварного шва обечайки, для стыковых и тавровых швов с двусторонним проваром и выполненных автоматической сваркой:
C – поправка на коррозию;
С0 – прибавка для округления до стандартного значения.
Изм.
Лист
№ докум.
ПодписьДата
Лист
8

Расчет эллиптической крышки и днища.



Расчет оболочек, нагруженных наружным давлением.
Определяем предварительно толщину стенки цилиндрической обечайки.



nу = 2.4 – коэффициент запаса устойчивости в рабочем состоянии;
Е = 2,0∙105 МПа – модуль продольной расчетной упругости для материала обечайки при расчетной температуре;
L – длина гладкой обечайки;
D – внутренний диаметр аппарата;

L=1740-475=1265 мм

K2 определяем по номограмме .[8,с 10]
K2 = 0,24
Проверяем допускаемое наружное давление.

Допускаемое давление из условия прочности:

Вспомогательный коэффициент:

Допускаемое давление из условия устойчивости:

Определяем допускаемое наружное давление:
Изм.
Лист
№ докум.
ПодписьДата
Лист
9

Условие выполняется если
0,05 МПа < 0,126 МПа – условие выполняется.
Эскиз корпуса представлен на рисунке 1.

Изм.
Лист
№ докум.
ПодписьДата
Лист
10
Корпус тип 10 по ОСТ 26-01-1246-75

Рисунок 1-Корпус тип 10 по ОСТ 26-01-1246-75
3.2 Подбор и расчет привода
Определение мощности потребляемой приводом
,
где Nэл.дв. – мощность, потребляемая приводом, кВт;
Nвых. – мощность, потребляемая на перемешивании, кВт; Nвых=5,6кВт
- К.П.Д. подшипников, в которых крепится вал мешалки,
- К.П.Д., учитывающий потери в компенсирующих муфтах,
- К.П.Д. механической части привода,
- К.П.Д., учитывающий потери мощности в уплотнении,

Выбираем стандартный по мощности двигатель. Для двигателя полученной мощности по таблице рекомендован привод типа 4, привод со встроенными в редуктор опорами вала мешалки. [1,с 18]. Исполнение привода – 1 (для установке на крышке). Номинальное давление в аппарате – 3,2 МПа [1,с 14].Потребляемая мощность 7,5 кВт.
Изм.
Лист
№ докум.
ПодписьДата
Лист
11
Определение расчетного крутящего момента на валу:
,
где kд – коэффициент динамической нагрузки для трехлопастных мешалок kд=1,2;
n- частота вращения;n=400 мин-1

Определение диаметра вала.
Размер привода выбирается по диаметру вала

где [τкр] – допускаемое напряжение при кручении, МПа.
[τкр]=20 МПа. [2, с 15]

dстанд. = 80 мм по ОСТ 26-01-1225-75.[1,с 22]
Стандартный привод по условиям работы подшипников и наиболее слабых элементов конструкции рассчитан на определенное допустимое осевое усилие [F], которое для привода типа 4, исполнения 1, габарита 2 равно 5300.[1,с.23] Действующее осевое усилие на вал привода аппарата определяется по формуле:

где d – диаметр вала в зоне уплотнения;
Аупл – дополнительная площадь уплотнения, м; Аупл=0 –уплотнение сальниковое. [4,с 22]
G – масса части привода;
Fм – осевая составляющая сила взаимодействия мешалки с рабочей средой.G=(mв + mмеш + mмуф)∙g

где mв – масса вала;
mмеш – масса мешалки, mмеш = 7 кг. [2,с 14] по ОСТ 26-01-1245-83
mмуф – масса муфты, mмуф = 50,6 кг [1,с 36 ] по ОСТ 26-01-1226-75
Lв – длина вала;
ρ – плотность стали, .

l2=650 мм , h1=700 мм [1,c 19]
Нкор=2230 мм по ОСТ 26-01-1225-75
hм=dm=560=560 мм
Lв = 2230 +650+ 700 + 30 – 560 = 3050 мм.

G = (120,29+7+50,6)∙9,81 = 1745,07 H.
Осевая составляющая сила взаимодействия мешалки с рабочей средой находится по следующей формуле:
Изм.
Лист
№ докум.
ПодписьДата
Лист
12



Изм.
Лист
№ докум.
ПодписьДата
Лист
13
Сравниваем полученные значения сил Fвверх и Fвниз с допустимой нагрузкой [F]:
-146,58H < 5300 H
-2211,15 H < 5300 H.
Привод подходит
Основные размеры привода типа 4, исполнения 1, габарита 2 определяем по таблицам в соответствии с ОСТ-26-01-1225-75.
В = 620 мм;l2 = 480 мм;
L = 1100 мм;S = 18мм;
H1 =820 мм;D = 560 ммD1 = 650мм;
h1 = 700 мм;mприв = 700 кг.
Эскиз привода представлен на рисунке 2
Изм.
Лист
№ докум.
ПодписьДата
Лист
14
Привод тип 4

1356360403225
Рисунок 2- Привод тип 4
Изм.
Лист
№ докум.
ПодписьДата
Лист
15
3.3 Уплотнения вращающихся валов.
Узел уплотнения вала является чрезвычайно ответственным, особенно при работе с ядовитыми и взрывоопасными средами и в аппаратах, работающих под вакуумом.
Рассмотрим два вида уплотнения: сальниковое и торцевое. Сальниковое уплотнение широко применяют в аппаратах, работающих под давлением Ризб0,6 МПа и при температуре в аппарате до 2000С. В противном случае применяются торцевые уплотнения, основной элемент которого состоит из двух колец – подвижного (вращающегося) и неподвижного, которые прижимаются друг к другу по торцевой поверхности с помощью пружин. Таким образом, в отличии натяжных сальников, в которых уплотнение осуществляется на цилиндрической поверхности вала, в торцевом герметичность обеспечивается путем контакта двух кольцевых поверхностей. Подвижное кольцо связывается с валом, неподвижное кольцо- с корпусом аппарата. Торцевые уплотнения обладают рядом существенных преимуществ: они работают с незначительной утечкой газа; в период нормальной работы не требуют обслуживания; правильно подобранные торцевые уплотнения отличаются большой устойчивостью и долговечностью, однако они значительно дороже сальниковых.
В соответствии с заданными условиями (Pизб=0,2754 МПа). [3,с 2] выбираем сальниковое уплотнение
Основные размеры:
d= 80 мм H=225 мм
D1=225 мм h=110 мм
D2=202 мм d1=105 мм
D=260 мм m=17,5 кг
Схема уплотнения представлен на рисунке 3.

736600125730
Изм.
Лист
№ докум.
ПодписьДата
Лист
16
Сальниковое уплотнение

Рисунок 3- Сальниковое уплотнение
Изм.
Лист
№ докум.
ПодписьДата
Лист
17
3.4 Расчет элементов механического перемешивающего устройства
Существует весьма много конструкций механических перемешивающих устройств, общий принцип действия которых заключается в том, что при вращении этих устройств в перемешиваемой среде последняя приводится в движение, чем и осуществляется перемешивание. Характер движения перемешиваемой среды зависит от ряда факторов, основным из которых является конструкция перемешивающего устройства.
Интенсивность механических перемешивающих устройств определяется их конструкцией и при прочих равных условиях увеличивается при возрастании скорости вращения перемешивающего устройства и его диаметра. Вместе с тем увеличение последнего приводит к значительному возрастанию мощности на перемешивание.
По условию в данном аппарате устанавливаем лопастную мешалку, которую применяют для низковязких жидкостей, вследствие низкой турбулентности в объеме перемешиваемой среды.
3.4.1 Расчет вала мешалки
При расчете вала принят ряд допущений.
1. Разъемный вал, соединенный жесткой муфтой, принят эквивалентному 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 вала ведется по диаметру наибольшей протяженности.
Расчет вала перемешивающего устройства на виброустойчивость
Виброустойчивость вала мешалки определяется по условию:
,
где ω1 – первая критическая угловая скорость вала,
ω – угловая скорость вала,


- расчетная длина вала, м;
Масса единицы длины вала mB,:
Изм.
Лист
№ докум.
ПодписьДата
Лист
18
m=
Относительная масса вала:

Е = 2,0∙105 МПа– модуль упругости для материала вала;[1,с 12]
I – момент инерции поперечного сечения вала, м4;
α – корень частного уравнения, определяется по графикам.

l1 =L-l2=3050-650=2400 мм

Следовательно

0.7∙57,92 = 42,63 41,87<42,63 – условие выполняется.

Расчет вала на прочность
Проведем расчет вала на кручение и изгиб.
Напряжение от крутящего и изгибающего моментов определяются соответственно по формулам:
==2,10 МПа;

Расчетный изгибающий момент М от действия приведенной центробежной силы Fц определяется в зависимости от расчетной схемы вала

mпр – приведенная сосредоточенная масса вала, кг;
r – радиус вращения центра тяжести приведённой массы вала.

q – коэффициент приведения массы к сосредоточенной массе.


=7+0,2*120,88*3,050=81,66 кг
,
где - эксцентриситет массы перемешивающего устройства с учетом биения вала, м;
- эксцентриситет центра массы перемешивающего устройства, м; =0.14…0.2мм.
Примем =0,15мм

– допускаемое биение вала; .



Найдем реакции в опорах:
:

Изм.
Лист
№ докум.
ПодписьДата
Лист
19
RB=993,23 Н
:

RA=
Изм.
Лист
№ докум.
ПодписьДата
Лист
20
RA
RB
Fц0.65м
2,400м
Т’
MB = 508,01 H∙м
T = 214,88 H∙м
M, H∙м
Т, H∙м
Рисунок 4. Эпюры крутящего и изгибающего моментов на валу

Проверка:
-RA + RB – Fц = 0
-781,56+993,23-211,67=0-верно
MA = 0
MB = l2∙RB = 0.65∙993,23 =508,01 H∙м
==2,09 МПа;



32,57 МПа < 146 МПа – условие выполняется.
Расчет вала на жесткость
А
В
xJ
JmaxFцРисунок 5. Расчетная схема реального и приведенного валов

Расчет вала на жесткость заключается в определении допускаемой величины прогиба. Производится из следующего условия:
Jmax. [J] ,
где [J] – допускаемый прогиб вала, в том месте, где вал входит в аппарат (в уплотнение), мм; [J] = 0,1 мм;
,
где I – осевой момент инерции сечения вала, м 4;I=2*10-6 м4 [c. 15]

l2 = 650 мм
l1 =2400мм
0,000423м=0,423мм
- условие выполняется.
Определим угол поворота в сферическом подшипнике:
,
При этом необходимо, чтобы выполнялось условие В [], где наибольший допускаемый угол поворота для радиальных сферических шарикоподшипников [] = 0,05 рад.
Изм.
Лист
№ докум.
ПодписьДата
Лист
21

- условие выполняется.
Изм.
Лист
№ докум.
ПодписьДата
Лист
22
3.5 Расчет подшипников качения

Рисунок 6-Схема расположения подшипников
Для вала вертикального перемешивающего устройства подбираются следующие подшипники:
В верхнюю опору устанавливаются подшипники шариковые упорные двойные и шариковые радиальные однорядные;
в нижнюю опору устанавливается двухрядный сферический радиальный шариковый подшипник качения для компенсации биений вала во время работы мешалки.
Подшипники подбирают по каталогу, исходя из расчетной схемы, по предельной грузоподъемности, а затем выполняют проверочный расчет на долговечность.
Опора А:
а) Выбираем подшипник шариковый упорный двойной лёгкой серии. Подшипник 8116Н ГОСТ 7872-89 [7,с 467]
Диаметр 80 мм;
;

Определим долговечность работы подшипника:

а1-коэффициент,корректирующий ресурс в зависимости от надёжности;
при вероятности безотказной работы 98 %;
а23-коэффициент,корректирующий ресурс в зависимости от особых свойств подшипника;
- коэффициент тел вращения, для шариковых подшипников = 3,0; дляроликовых подшипников= 3,3.
Изм.
Лист
№ докум.
ПодписьДата
Лист
23
РА- эквивалентная нагрузка от действия радиальных сил в опоре А, Н;
=
RA-радиальная нагрузка в опоре А, Н ;RA=781,56 Н
- коэффициент, учитывающий перегрузки; = 1,2 ;[7, с. 118 ]
- коэффициент, учитывающий рабочую температуру подшипника; = 1,1;
Т.к.Т<1000С [7,с.117]
РА=781,56*1,2*1,1=1031,66 Н;


1,14*106 часов>104 часов- условие выполняется
б) Выбираем шариковый подшипник радиальный легкой серии тип 216,
ГОСТ 8338-75
Cr=70,2кН


0,4*106 часов >104 часов- условие выполняется
Опора В. Выбираем подшипник шариковый радиальный сферический двухрядный (ГОСТ 28428-90) средней серии, типа 1216 [7,с 460]
d = 80 мм; Cr = 40.0 кН.



Изм.
Лист
№ докум.
ПодписьДата
Лист
24


0,39*106 часов >104 часов – условие выполняется
Эскиз расположения подшипников на валу представлен на рисунке 7

Изм.
Лист
№ докум.
ПодписьДата
Лист
25
Рисунок 7- Схема подшипников
Изм.
Лист
№ докум.
ПодписьДата
Лист
26
3.6 Подбор муфты
Муфта – устройство, служащее для соединения валов между собой или с деталями, свободно насаженными на валы, с целью передачи вращающего момента.
Подбор муфт, выбор её габаритов и основных размеров осуществляется по крутящему моменту (T = 214,88 Н·м) и диаметру вала (dв = 80 мм).
В данном аппарате с перемешивающим устройством для соединения валов между собой применим наиболее распространённую в химическом машиностроении фланцевую муфту
Фланцевая муфта применяется для соединения строго соосных валов. Муфта состоит из двух полумуфт, имеющих форму фланцев.
Фланцевая муфта обеспечивает надежное соединение фалов и могут передавать большие моменты.
Муфта подбирается в соответствии с диаметром вала то ОСТ 26-01-1226-75; Габарит 3, исполнение 2. [1,c 36]
d = 80 мм;n = 6
D = 260 мм;L = 170 мм;
D1 = 220 мм;l = 28 мм;
d0 = 160 мм;l1 = 38 мм;
d1 = 180 мм;b = 5 мм;
d2 = 150 мм;l2 = 28 мм;
d3 = 135 мм;T = 2200 H∙м;
dб = М16 ;m = 50,6 кг.
Эскиз муфты представлен на рисунке 8.



Изм.
Лист
№ докум.
ПодписьДата
Лист
27
Муфта фланцевая
Рисунок 8-Муфта фланцевая3.7 Расчет мешалки

На основании исходных данных выбираем рамную мешалку
Изм.
Лист
№ докум.
ПодписьДата
Лист
28
Определение расстояния от оси до точки приложения равнодействующей сил, действующих на лопасти:
,
где R – радиус лопасти;
r – радиус ступицы; r =
;
Определяем значение равнодействующей силы
,
где T’ – крутящий момент на валу;
z = 3 – количество лопастей мешалки;

Изгибающий момент у основания лопасти:
.
Из условия прочности необходимый момент сопротивления лопасти
, для стали Х5М .

Расчетная толщина лопасти:

Принимаем S’ =8 мм
Фактический момент сопротивления поперечного сечения лопасти в месте присоединения её к ступице: ОСТ-26-1-1245-89

;
- условие выполняется.
Изм.
Лист
№ докум.
ПодписьДата
Лист
29
.Эскиз мешалки представлен на рисунке 9

Рисунок 9-Мешалка трехлопастнаяИзм.
Лист
№ докум.
ПодписьДата
Лист
30
Мешалка трехлопастная

Изм.
Лист
№ докум.
ПодписьДата
Лист
31
3.7.1 Расчет шпонок на смятие
А) Выбираем шпонку призматическую для крепления мешалки с валом по ГОСТ 23360-78 [7,табл 24.29]

lcт – длина ступицы по таблице lcт=70; Шпонка


Проверим на смятие
dвала = 80 мм – диаметр под ступицу.


Условие прочности:

150 МПа>16,68 МПа- условие выполняется

Изм.
Лист
№ докум.
ПодписьДата
Лист
32
3.8 Расчет опор-лап аппарата
Размер опоры лапы или опоры стойки выбирается в зависимости от внутреннего диаметра корпуса аппарата в соответствии с ОСТ 26-665-72.
Для аппарата с эллиптическим днищем выбираем два типа опор: опоры- лапы, опоры-стойки. Расчёт ведётся по опорам-стойкам, так как они являются основными.
Для данного аппарата по таблице [2, табл. 1] выбираем: опоры-лапы типа 1 исполнения 2, опоры-стойки типа 2 исполнения 2.
Проверочный расчет элементов опоры:
Выбираем типоразмер опоры и определяем допускаемую нагрузку на опору-стойку:
Тип 3. Исполнение 2.
a = 270 мм;h = 630 мм;d0 = 42 мм;
a1 = 310 мм;h1 = 30 мм;d1 = M36;
a2 = 200 мм;l = 120 мм;b = 250 мм;S1 = 18 мм;m = 57,6 кг;
b1 = 230 мм;k = 20 мм;прокладной лист:
b2 = 220 мм;k1 = 180 мм;m = 10 кг;
c = 40 мм;
c1 = 160 мм;r = 30 мм;
Основная величина для расчета нагрузки на одну опору:

где Gмах – максимальный вес аппарата, включающий вес аппарата, футеровки, термоизоляции, различных конструкций, опирающихся на корпус Изм.
Лист
№ докум.
ПодписьДата
Лист
33
аппарата, максимальный вес продуктов, заполняющих аппарат или массу воды при испытании.
,
где ;


mапп – масса аппарата ;

,
где Dн - наружный диаметр аппарата, м;DH=1816 мм [2, c 29]
Dвн - внутренний диаметр аппарата, м;DBH=1800 мм [1,c 5]




mприв-масса привода; mприв =700 кг[1,c 19]ОСТ 26-01-1225-75
mмеш – масса мешалки, mмеш = 7 кг. [2,с 14] по ОСТ 26-01-1245-83
mмуф – масса муфты, mмуф = 50,6 кг [1,с 36 ] по ОСТ 26-01-1226-75
mвала=120,29кг]

Gmax=(7079,70+7+50,6+120,29)*9,8=78235,61 H
n = 3 – количество опор-стоек.
G1=
G1<[G]; [G]=100кН
26,1кН<100кН-условие выполняется
2. Определяем фактическую площадь подошвы прокладочного листа опор;
,
где a2, b2 – размеры подкладного листа;
Изм.
Лист
№ докум.
ПодписьДата
Лист
34
3. Определяем требуемую площадь подошвы подкладного листа из условия прочности бетона фундамента:

где - допускаемое удельное давление для бетона марки 200.
- условие Атреб<Афакт выполняется.
3.8.1. Проверим вертикальные ребра опор на сжатие и устойчивость.
Напряжение сжатия в ребре продольном изгибе:
,
где 2.24 – поправка на действие неучтенных факторов.
k1 – коэффициент, определяемый по графику в зависимости от гибкости ребра λ
,
где - гипотенуза ребра для опоры-лапы.

. Следовательно k1 = 0.7
zp = 2 – число ребер в опоре;
S1 = 18 мм – толщина ребра;
b = 250 мм – вылет ребра;
- допускаемое напряжение для ребер опоры
k2 – коэффициент уменьшения допускаемых напряжений при продольном изгибе k2=0.4;

- условие выполняется.
3.8.2. Проверим на срез прочности угловых швов, соединяющих ребра с корпусом аппарата:


- общая длина шва при сварке;

Изм.
Лист
№ докум.
ПодписьДата
Лист
35
- условие выполняется.
Эскиз опор-лап представлен на рисунке 10.
Изм.
Лист
№ докум.
ПодписьДата
Лист
36
Опоры-лапы
Рисунок 10-Опоры-лапы


Рис. 11 Конструкция опор- стоек типа 3 по ОСТ 26-365-87.
Исполнение 2
Изм.
Лист
№ докум.
ПодписьДата
Лист
36
Опоры-стойки

Изм.
Лист
№ докум.
ПодписьДата
Лист
37
3.9.Подбор фланцевого соединения.
Фланцевые соединения – наиболее распространенный вид разъёмных соединений в химическом машиностроении, обеспечивающий прочность и герметичность, быструю сборку и разборку, простоту изготовления.
Расчёт уплотнения фланцевого соединения
В соответствии с условием давления и температуры среды принимаем плоские приварные швы.
Толщина Sо втулки фланца для плоских приварных швов:
Sо ≤ S,
где S – исполнительная толщина обечайки; S=8 мм;
Толщину Sо примем равной исполнительной толщине обечайки, Sо=8мм.
Определяем высоту втулки фланца:
hв = 0,5·,
hв = 0,5· =52,0 мм.
Определяем диаметр болтовой окружности фланцев:
Dб >D +2· (2·So +dб +U),
где U – нормативный зазор между гайкой и втулкой; U=5мм;
dб – наружный диаметр болта; dб =20 мм по таблице
[5, табл.2.2]
Dб >1800+2· (2·8+20 +5) = 1882 мм.
Определяем наружный диаметр фланцев:
DН ≥ Dб + а,
где а – конструктивная добавка для размещения гаек по диаметру фланца, а = 40 мм по таблице [5, табл.2.4].
DН ≥1882 + 40 = 1922 мм.
Определяем наружный диаметр прокладки:
DН.П = Dб - e,
где e – нормативный параметр, зависящий от типа прокладки, e = 30 мм по таблице [5, табл.2.4];
DН.П = 1882– 30 = 1852 мм.
Определяем средний диаметр прокладки:
DС.П = DН.П - b,
где b – ширина прокладки, b =20 мм принимается по таблице [5, табл.2.5].
DС.П = 1852 – 20 = 1832 мм.
Определяем количество болтов, необходимых для обеспечения герметичности соединения:
nб =
где t ш – рекомендуемый шаг расположения болтов[5,табл. 2.3];
t ш =4,5· dб = 4,5 · 20 = 90 мм;
nб ==65,66
Для обеспечения герметичности соединения необходимо 66 болтов.
Высота фланца :;
.



Проверка прочности болтов фланцевого соединения:




Fзат=2,5F;
F=Q/n;
n - число болтов фланцевого соединения;


Fзат=2,5·1.19=2,97 H


0,0191<146МПа – условие прочности болтов фланцевого соединения
Выполняется.

Изм.
Лист
№ докум.
ПодписьДата
Лист
40
4. Подбор штуцеров и люков.
Подбор штуцеров и люков осуществляется в соответствии с внутренним диаметром корпуса аппарата (DВН = 1800 мм) по таблице 27 [1.С.37];
Основные условные диаметры штуцеров для корпусов с эллиптической крышкой по ОСТ 26-01-1246-75 представлены на эскизе штуцеров.
В соответствии с внутренним диаметром аппарата (DВН = 1800 мм) выбираем люк с плоской крышкой и откидными болтами на PУ = 1,6 МПа.
По таблице 28 [1.С.39] определим основные размеры люка с плоской крышкой и откидными болтами:
DЛ = 400 мм, Sш = 12 мм, h = 28 мм, a1 = 12 мм, DН = 610 мм, D5 = 460 мм, D6 = 540мм, H = 280 мм, H1 = 190 мм, d = 22 мм, dб = М24, z = 16.
65087596520
Рисунок 12-Крышка аппарата
Изм.
Лист
№ докум.
ПодписьДата
Лист
41
Крышка аппарата
203200125095
Изм.
Лист
№ докум.
ПодписьДата
Лист
42
Люк с плоской крышкой
Рисунок 13- Люк с плоской крышкой5. Заключение
Изм.
Лист
№ докум.
ПодписьДата
Лист
43

Основной целью проекта являлась разработка документации, чертежей для сооружения аппарата. При этом необходимым условием было учесть экономическую сторону проектирования, то есть экономию конструкционного материала: уменьшение массы элементов аппарата без ущерба их надежности и безопасности при эксплуатации.
После выбора конструктивного материала составляется расчетная схема аппарата с мешалкой, определили его габаритные размеры и произвели расчет по основным критериям работоспособности. Расчет производится на самые необходимые условия, возможные при эксплуатации.
Общий вид аппарата представлен на чертеже. Чертеж основных узлов выполняется на форматах меньшего размера. Спецификация составляется для чертежа общего вида и чертежа сборочных единиц.
В записке приведены основные размеры элементов химического аппарата. Конструирование химического оборудования необходимо производить с меньшим использованием стандартных узлов и деталей, простых в изготовлении и хорошо зарекомендовавших себя в процессе эксплуатации. Данный проект предусматривает выбор вала из: нержавеющей высоколегированной стали Х5М без покрытия. Также рассчитаны все варианты термообработки материала вала. Вал из Х5М конструктивно более прост, т.к. не содержит покрытия, которое может вызывать дополнительные биения вала и соответственно нагрузку на подшипники, их пониженный ресурс, а также повышенный износ уплотнения.
Выбор сальникового уплотнения увеличивает надежность аппарата, экологически безопасен; само уплотнение более простое в эксплуатации и контроле.
Установленные в верхнюю опору вала конические роликовые радиально-упорные подшипники позволяют распределить нагрузку на верхний и нижний подшипники, более просты в эксплуатации, чем пара двухрядный упорный подшипник - радиальный подшипник, в которой наиболее сильному износу подвергается упорный подшипник.Изм.
Лист
№ докум.
ПодписьДата
Лист
44
Рассчитанный аппарат снабжен двумя типами опор - лапами и стойками, что облегчает установку аппарата на производстве, а также облегчает транспортировку.
Для управления работой и обеспечения нормальных условий эксплуатации аппараты должны быть снабжены приборами для измерения давления и температуры среды, предохранительными устройствами от превышения допустимого давления, указателями уровня жидкости.
Изм.
Лист
№ докум.
ПодписьДата
Лист
45
6. Литература
1. Материалы, типы приводов, муфты, люки: Справочные таблицы / сост. В.Л Хлёсткина – Уфа, 1991.
2. Расчёт опор мешалки и корпуса химических аппаратов: Методические указания и справочные таблицы / сост. В.Л Хлёсткина – Уфа, 1999.
3. Уплотнения валов и мешалки химических аппаратов: Справочные таблицы / сост. В.Л Хлёсткина – Уфа, 1885.
4. Расчёт и конструирование аппаратов с перемешивающими устройствами: Методические указания к курсовому проекту по прикладной механике /Сост. В.Л. Хлёсткина - Уфа, 1988.
5. Фланцевые соединения: Методические указания / сост. В.Л Хлёсткина – Уфа, 1991.
6. Расчет валов: Методические указания к курсовому проекту по прикладной механике /Сост. О.Г. Полканова - Уфа, 2000.
7. Дунаев П.Ф., Лёликов О.П. Конструирование узлов и деталей машин. – М: Высшая школа, 1985.
8. Лащинский А.А., Толчинский А,Р Основы коструирования и расчёта химической аппаратуры. Справочник - :Машиностроение, 1970.
9. Генкин А.Е. Оборудование химических заводов. – М: Высшая школа, 1986.

Приложенные файлы

  • docx 8844688
    Размер файла: 3 MB Загрузок: 0

Добавить комментарий