145

Аппараты с перемешивающими устройствами

Курсовая

Производство и промышленные технологии

В аппарате применяется лопастная мешалка. Основная задача переме-шивания – равномерное распределение вещества или температуры в перемешивающем объёме. Привод выбирается по ОСТ 26-01-1205-75 в соответствии с частотой вращения мешалки, номинальным давлением в корпусе аппарата.

Русский

2012-11-14

240 KB

104 чел.

Содержание.

 с.

Техническое задание 4

1. Введение 5

2. Выбор материалов 6

3. Расчётная часть 7

3.1 Расчет геометрических размеров аппарата 7

3.1.1 Оболочки, нагруженные внутренним давлением 10

3.1.2 Оболочки, нагруженные наружным давлением 16

3.2 Подбор привода 17

3.3 Выбор уплотнения 20

3.4 Расчет элементов механического перемешивающего устройства 20

3.4.1 Расчет вала мешалки 33

3.4.2 Подбор подшипников качения 40

3.4.3 Расчёт мешалки 45

3.5 Выбор и проверочный расчет опор аппарата 52

3.6 Подбор муфты 54

3.7 Расчет фланцевого соединения 55

4. Подбор штуцеров и люков 58

5. Заключение 59

6. Список использованных источников 60

Задание:

Вариант № 16

Номинальный объем V=1,6 м3 

Внутренний диаметр D=1200 мм

Исполнение корпуса 01

Параметры мешалки:

Шифр 27

Диаметр dм=630 мм

Частота вращения n=63 мин-1

Потребляемая мощность N=2,4 кВт

Давление в корпусе:

Избыточное Ри=0,25 МПа

Остаточное Ро=0,01 МПа

В рубашке Рруб=0,5 МПа

Уровень жидкости Нж/D=1,0 м

Параметры среды:

Наименование нефть

Температура t= 200 0С

Плотность 840 кг/м3

1. Введение

Аппараты с перемешивающими устройствами широко  используются при проведении основных технологических процессов в химической  и  биологической промышленности. На практике наибольшее распространение получил механический метод перемешивания жидких сред в аппарате, состоящем из корпуса и перемешивающего устройства.

В данной работе тип аппарата 0 – с эллептическим днищем и элептической съёмной крышкой с теплообменным устройством.

Привод выбирается по ОСТ 26-01-1205-75 в соответствии с частотой вращения мешалки, номинальным давлением в корпусе аппарата. Привод служит для приведения во вращения механических перемешивающих устройств в химических аппаратах, где в качестве движущей силы используется электроэнергия. Также устанавливается уплотнение вала, которое осуществляется с помощью торцевых или сальниковых уплотнении.

Муфта – устройство, служащее для соединения валов между собой или с деталями, свободно насаженными на валу, с целью передачи вращающего момента.

В аппарате применяется лопастная мешалка. Основная задача перемешивания – равномерное распределение вещества или температуры в перемешивающем объёме. Устанавливаются вертикальные ёмкостные аппараты в зависимости от монтажной компоновки на нижние и боковые лапы. На крышке корпуса расположены люк, штуцера для обслуживания и ряд вспомогательных устройств – труба передавливания, гильза для термометра.

2. Выбор материалов.

Материалы, выбранные для деталей и сборочных единиц, должны обеспечить надежность аппарата с мешалкой в работе и экономичность в изготовлении. При выборе материала необходимо учитывать рабочую (расчетную) температуру в аппарате, давление и коррозионную активность рабочей среды. Стали со скоростью коррозии более 0,1…0,5 мм/год применять не рекомендуется.

Среда в аппарате нефть, tср=2000С.

Для корпуса аппарата, вала и мешалки выбираем углеродистую сталь 3.

3. Расчетная часть.

3.1. Расчет геометрических размеров аппарата.

Расчет обечаек, днищ, крышек корпуса аппарата на прочность и устойчивость под действием внутреннего и наружного давления с учетом термостойкости и коррозионной стойкости материалов должен выполняться в соответствии с ГОСТ 14249–80.

Для выполнения расчета предварительно необходимо определить ряд параметров:

Расчетное давление для элементов аппарат принимается, как правило, равным рабочему или выше его. Под рабочим давлением понимается максимальное внутреннее избыточное или наружное давление, возникающее при нормальном протекании рабочего процесса, без учета гидростатического давления среды.

Если на элемент аппарата действует гидростатическое давление, составляющее 5% и более от рабочего, то расчетное давление должно быть повышено на эту же величину:

,

       где  Pгидр– гидростатическое давление столба жидкости, МПа;

– плотность жидкости, кг/м3;

g = 9,8 – ускорение свободного падения, м/с;

Hж – высота столба жидкости, м.

Высота столба жидкости находят перемножением внутреннего диаметра корпуса на отношение Hж/D: Hж=DHж/D=1200∙1,0=1200 мм. Таким образом, гидростатическое давление равно:

Ргидр =1,2∙9,8∙840∙10-6=0,010 МПа

5%Ри =0,05∙0,25=0,0125МПа

Влияние гидростатического давления можно не учитывать, т.к. оно составляет менее 5% от избыточного.

Расчетное наружное давление при проверке стенок корпуса на устойчивость:

Рр.н.а–Роруб,

где  Рр.н. – расчетное наружное давление, МПа;

Ра – атмосферное давление, МПа;

Ро – остаточное давление в корпусе, МПа;

Рруб – давление в рубашке, МПа.

Рр.н. = 0,1–0,01+0,5=0,59 МПа.

Расчетная температура. За расчетную температуру принимается температура среды в аппарате.

Допускаемое напряжение для выбранного материала:

 = ,                                                  

где  – допускаемые напряжения, МПа

– нормативные допускаемые напряжения, МПа

– коэффициент пожаровзрывоопасности

* = 126 МПа

Т.к. нефть пожаро- и взрывоопасная среда, то коэффициент пожароопасности =0,9.

 = 126∙0,9 = 113,4 МПа.

Прибавка на коррозию рассчитывается:

                                               Ck = П ∙ Lh  ,                                       

где  Ск – прибавка на коррозию, м;

П – скорость коррозии, м/год;

Lh=20 – заданная долговечность, лет.

Ск =20∙0,1=2мм

Модуль упругости углеродистых сталей при 200 0С равен:

Е = 1,811011 Па.

3.1.1 Оболочки, нагруженные внутренним давлением.

1) расчет толщины стенки цилиндрической обечайки:

Толщину стенки цилиндрической обечайки, находящуюся под внутренним давлением рассчитывают:

,                           

где  S – толщина цилиндрической обечайки, мм;

Рр – расчетное внутреннее давление, МПа;

D – внутренний диаметр, мм;

 – допускаемые напряжения, МПа;

 – коэффициент сварного шва;

Ск – прибавка на коррозию, мм;

Со – прибавка на округление до стандартного размера, мм.

Т.к. корпус аппарата сварной, то необходимо учитывать влияние сварного шва. Примем =0,9 как для аппарата, сваренного ручной односторонней сваркой.

По сортаменту листовой стали выбираем толщину S=4 мм с учетом допускаемых отклонений от стандартной толщины.

2) расчет эллиптической крышки:

Для стандартных крышек исполнительная толщина стенки:

где Sэ- толщина стенки эллиптической крышки, мм

По сортаменту листовой стали выбираем толщину S=4 мм с учетом допускаемых отклонений от стандартной толщины и Со=0,53 мм.

3.1.2 Оболочки, нагруженные наружным давлением.

1) Толщину стенки цилиндрической обечайки предварительно определяют по формуле:

где  S – толщина стенки аппарата, мм;

K2 – коэффициент устойчивости;

D – внутренний диаметр обечайки, мм;

Pр.н. – расчетное наружное давление, МПа;

 – допускаемое напряжение, МПа,

Ск – прибавка на коррозию, мм;

Со – прибавка на округление до стандартного размера, мм.

Коэффициент К2 находят по номограмме по вспомогательным коэффициентам К1 и К3. Коэффициент К1 находят:

где  nу =2,4 - коэффициент запаса устойчивости в рабочем состоянии;

Pр.н. – расчетное наружное давление, МПа;

Е – модуль упругости, МПа.

Коэффициент К3:

где  L – длина цилиндрической части оболочки, мм;

D – внутренний диаметр, мм.

Длина цилиндрической части корпуса находят:

где  Н=1650 мм;

Н6=350 мм.

По номограмме находим К2=0,82.

По сортаменту листовой стали, выбираем сталь толщиной 14мм с учетом всех отклонений.

После предварительного определения толщины стенки обечайки проверяют допускаемое наружное давление:

где давление из условия прочности:

,

а допускаемое давление из условия устойчивости:

Вспомогательный коэффициент B1 рассчитывают из соотношения:

Допускаемое давление равно:

Допускаемое давление больше расчетного наружного давления, 1,17≥0,59 МПа.

2) толщина стенки стандартного днища, работающего под наружным давлением, определяется:

По сортаменту листовой стали, выбираем сталь толщиной 10 мм с учетом всех отклонений.

С учетом наружного и внутреннего давления выбираем толщину стенки для цилиндрической части, днища и крышки равной 14мм.

3.2 Подбор привода.

Для вращения мешалки подбирают стандартный привод в зависимости от частоты вращения мешалки и потребляемой ею мощности, внутреннему давлению и способу установки привода на аппарате.

Мощность привода рассчитывают:

где  Nэл.дв. – мощность привода, кВт;

Nвых – мощность, потребляемая мешалкой, кВт;

η1 =0,97 – КПД механической части привода;

η2 =0,99– КПД подшипников;

η3 =0,98 – потери в уплотнении;

η4 =0,99 – потери в муфте.

Подбираем тип привода 2, исполнение 1 для установки на крышке аппарата, мощностью 3,0 кВт. Найдём диаметр необходимого вала.

Минимальное значение диаметра находят:

где  d – диаметр вала, м;

Т – крутящий момент на валу, Нм;

[τ] – допускаемые напряжения кручения, Па.

Крутящий момент рассчитывают:

где  Т – крутящий момент на валу, Нм;

Кσ =2,0 – коэффициент динамической нагрузки;

Nэл.дв. – мощность привода, Вт;

n – частота вращения, об/мин.

Следовательно, подбираем габарит 1 с диаметром вала 65 мм.

Стандартный привод по условиям работы подшипников и наиболее слабых элементов конструкции рассчитан на определенное допустимое осевое усилие [F], которое для привода типа 2, исполнения 1, габарита 1 равно 20400Н

Действующее осевое усилие на вал привода аппарата определяется по формулам:

,

где  Fa – осевая сила, по направлению вверх и вниз от мешалки, Н;

Ризб – избыточное давление в корпусе, МПа;

Рр.н. – расчетное наружное давление, МПа;

d – диаметр вала, мм;

Аупл – дополнительная площадь уплотнения, мм2;

G – вес вращающихся частей, Н;

Fм – осевая гидродинамическая сила мешалки, Н.

Вес вращающихся частей находят:

G = (mмеш + mмуф + mвала)g,

где  G – вес вращающихся частей, Н;

mмеш – масса мешалки, кг;

mмуф – масса муфты, кг;

mвала – масса вала, кг;

g = 9,8 – ускорение свободного падения.

Для dм=630мм  масса лопастной мешалки mмеш=4кг

Для d=65мм масса фланцевой муфты  mмуф = 26,4кг

ρ = 7,85103 – плотность материала вала, кг/м3.

Длина вала равна:

Lвкор-hм+l2+h1+30, мм

где  Нкор – длина корпуса, мм

hм – расстояние от мешалки до днища корпуса, мм

l2 – расстояние между подшипниками, мм

hм=0,3dм=189мм

Lв=1650-189+400+645+30=2536мм

G = (4+26,4+66,03)9,8 = 964,26 Н

Осевая гидродинамическая сила мешалки:

где  Т’ – расчётный крутящий момент, Нмм;

dмеш – диаметр мешалки, мм.

Аупл = 3250мм2

Осевая сила при избыточном давлении в корпусе равна:

Осевая сила при наружном давлении равна:

F =20400 Н – предельная осевая нагрузка на привод, условие выполняется.

3.3 Выбор уплотнения.

Сальниковые уплотнения широко применяют в аппаратах, работающих под давлением Ри ≤ 0,6 МПа и при температуре в аппарате до 2000С. Если хотя бы одно из условий не выполняется, применяется торцевое уплотнение.

В данном аппарате t =200C0, следовательно уплотнение торцевое.

3.4. Расчёт элементов механического перемешивающего устройства.

3.4.1 Расчет вала мешалки.

1) расчет вала на виброустойчивость

Виброустойчивость вала мешалки проверяется по условию:

ω ≤ 0,7∙ω1

где ω1 – первая критическая угловая скорость вала, рад/с.

Первая критическая скорость определяется:

,

где  ω1 – первая критическая скорость, рад/с,

α – корень частотного уравнения;

L – расчетная длина вала, м;

Е – модуль упругости, Па;

I – момент инерции поперечного сечения вала, м4;

mв – масса единицы длины вала, кг/м.

Момент инерции поперечного сечения вала находят:

где  I – момент инерции поперечного сечения вала, м4;

d – диаметр вала, м.

Масса единицы длины вала рассчитывают:

,

где  mв – масса единицы вала, кг/м;

d – диаметр вала, м;

ρ = 7,85103 – плотность материала вала, кг/м3.

Для определения корня частотного уравнения предварительно вычисляют:

1. Относительная координата центра тяжести мешалки:

где  a1 – относительная координата центра тяжести мешалки, мм;

L1 – длина консольной части вала, мм;

Lв – длина вала, мм.

L1= Lв- l2=2536-400=2136мм

2. относительная масса мешалки:

где   – приведенная масса вала;

m – масса мешалки, кг;

mв – масса единицы вала, кг/м;

L – длина вала, м.

По графику α = 2,0

Таким образом, 6,59 ≤ 33,97, условие виброустойчивости выполняется.

2) Проверка на прочность производится из расчета на кручение и изгиб.

Напряжения от крутящего момента определяется:

где  τ – напряжения кручения, МПа;

T – расчетный крутящий момент, Нмм2;

d – диаметр вала, мм.

Напряжения от изгибающего момента:

,

где  σ – напряжения изгиба, МПа;

М – изгибающий момент, Нмм;

d  – диаметр вала, мм.

Расчетный изгибающий момент М от действия приведённой центробежной силы Fц определяется из эпюры:

приведённая центробежная сила определяется:

Fц = mпрω2r,

где  Fц – центробежная сила, Н;

mпр – приведенная сосредоточенная масса вала и перемешивающего устройства, кг;

ω – круговая частота вращения вала, рад/с;

r – радиус вращения центра тяжести приведённой массы вала и перемешивающего устройства, м.

Приведенную сосредоточенную массу вала и перемешивающего устройства находят:

mпр = m + qmвLв,

где  mпр – приведенная масса вала и перемешивающего устройства, кг;

m – масса перемешивающего устройства, кг;

q – коэффициент приведения распределённой массы к сосредоточенной массе перемешивающего устройства,

mв – масса единицы длины вала, кг/м;

Lв – длина вала, м.

Коэффициент q рассчитывают в зависимости от расчетной схемы:

,

где  q – коэффициент приведения;

a1 – относительная координата центра тяжести мешалки.

Радиус r определяется:

где  r – радиус вращения центра тяжести приведенной массы вала и перемешивающего устройства, м;

e – эксцентриситет массы перемешивающего устройства с учетом биения вала, м.

ω – циклическая частота вращения вала, рад/с;

ω1  – резонансная частота, рад/с.

Эксцентриситет находят:

e = e + 0,5δ,

где  e – эксцентриситет массы перемешивающего устройства с учетом биения вала, м.

e = 0,14…0,2 – эксцентриситет центра массы перемешивающего устройства, м;

δ =10-3 – допускаемое биение вала, м.

mпр = 4 + 0,2426,042,536 = 19,73 кг

e = (0,15 + 0,51,0)10-3 = 6,510-4 м

Fц = 19,736,5926,6210-4 = 0,57 Н

Находим реакции в опорах:

Σ МB =0

FцL1RАl2=0

RА=0,572,136/0,40=3,03H

Σ MА =0

FцLВRBl2=0

RB = 0,572,536/0,40=3,60H

Проверка: ΣY=0

RАRB+ Fц=0

3,03-3,60+0,57=0

МА=0

МВ= –RА l2= –3,03400=1213,75 Нмм

МС= –RАLв+ RBL1= –3,032536+3,602136=0

Напряжения от крутящего момента равны:

τ ≤ [τ] ;  16,56≤20 МПа, условие прочности кручению выполняется.

Напряжения от изгибающего момента равны:

σ ≤ [σ];  0,04≤121,5 МПа, условие прочности изгибу выполняется.

Эквивалентные напряжения находят:

где  σэкв – эквивалентные напряжения, МПа;

σ – напряжения изгиба, МПа;

τ – напряжения кручения, МПа.

Условия прочности для вала выполняются.

3) Проверка вала на жесткость.

Прогибы вала в паре трения уплотнения, а также углы поворота сечений вала в опорах рассчитывают:

где  y – прогиб консольной балки, м;

θ – угол поворота сечения вала в опорах, рад;

F – центробежная сила, Н;

E – модуль упругости, Па;

I – момент инерции поперечного сечения, м4;

l1 – длина консольной части вала, м;

l2 – расстояние между опорами вала, м;

x – текущая координата, м.

 

что меньше допускаемого, 0,0012мм ≤ 0,05 мм;

что меньше допускаемого, 7,6610-6 рад ≤0,05 рад. Условия жесткости выполняются.

3.4.2 Подбор подшипников качения.

Для подшипников качения приводного вала мешалки, установленных в наиболее нагруженной верхней опоре, воспринимающей действие осевых и радиальных сил, выполняется проверочный расчет.

При расчете подшипников качения сначала определяют эквивалентную нагрузку:

где  Р – эквивалентная нагрузка, Н;

х – коэффициент радиальной нагрузки;

v – коэффициент нагрузки, учитывающий, какое из колец вращается, при вращающемся внутреннем кольце v =1,0;

Fr – реакция в опоре вала, Н;

Y – коэффициент осевой нагрузки;

Fa – осевая сила, Н;

К – коэффициент режима работы, при работе с небольшими перегрузками, К = 1,0;

К – температурный коэффициент, при рабочей температуре подшипника 200 0С, К = 1,25.

Долговечность подшипника определяется:

где  L – долговечность подшипника, млн. оборотов;

а23 – коэффициент условий работы, а23=0,8;

С – динамическая грузоподъемность подшипника, Н;

Р – эквивалентная нагрузка, Н;

P– коэффициент тел вращения, для шариковых подшипников P = 3,0; для роликовых подшипников P = 3,3.

Далее определяют заданную долговечность в часах, которая должна быть больше допускаемой (допускаемая долговечность 10000часов):

где  Lh,расч – заданная долговечность, часы;

L – долговечность, млн. оборотов;

n – частота вращения, мин-1.

Расчётная схема:

В верхнюю опору устанавливаем под d =55мм шариковый радиальный однорядный подшипник 211 и шариковый упорный 38211.

В нижнюю опору устанавливаем под d =65мм шариковый радиальный сферический двухрядный 1213.

Опора А.

Расчёт подшипника 211.

С=43600Н, Fr  = 3,03 H, Fa = 5647,03Н, x=0,56; y=1,0.

, условие выполняется.

Расчёт подшипника 38211.

С=63700Н, Fa = 5647,03Н.

, условие выполняется.

Опора В.

Расчёт подшипника 1213.

С=31200Н, Fr  = 3,60 H, Fa = 5647,03Н, x=1,0; y=0.

, условие выполняется.

3.4.3 Расчёт мешалки.

Тип мешалки выбирается в зависимости от свойств рабочей среды в аппарате и заданной угловой скорости перемешивающего устройства. Для обеспечения условия прочности наибольший крутящий момент на валу не должен превышать значений допустимого крутящего момента.

Лопасти мешалки рассчитывают на изгиб. Для лопастей прямоугольной формы равнодействующая сил сопротивления приложена в точке, расстояние которой от оси:

,

где  r0 – расстояние до точки приложения равнодействующей, мм;

R – радиус мешалки, мм;

r – радиус ступицы, мм.

R=315мм

Значение равнодействующей рассчитывают:

,

где  F – равнодействующая сила, Н;

T’ – крутящий момент, Нмм;

Изгибающий момент у основания лопасти:

M = F1  (r0- r),

где  М – изгибающий момент у основания лопасти, Нмм;

F1 – равнодействующая сила, Н;

r0 – расстояние до точки приложения равнодействующей, мм;

r – радиус ступицы, мм.

М = 1917,49(237,17–52,5) = 35409,39мм

Из условия прочности необходимый момент сопротивления лопасти равен:

,

где  W – необходимый момент сопротивления, мм3;

М – изгибающий момент у основания лопасти, Нмм;

 – допускаемые напряжения изгиба, МПа.

 = 52,1МПа

Для лопасти прямоугольного сечения фактический момент сопротивления поперечного сечения лопасти в месте присоединения её к ступице равен:

,

W  Wф – условие выполняется.

3.4.4 Расчет шпоночного соединения.

Для передачи вращательного движения от вала к мешалке используется шпоночное соединение. Выбираем шпонки призматические согласно ГОСТ 23360-78.

Подбираем шпонку для вала d =60мм

h =11мм

b =18мм

t1=7мм

t2=4,4мм

d+t1=66,4мм.

Длина шпонки:

lшп =hст–10=130–10=120мм

Длина по стандарту 110мм.

Расчетная длина шпонки:

lр = lшпb=110–18=92мм

Напряжения смятия рассчитывают:

где  σсм – напряжения смятия, МПа.

Т – крутящий момент на валу, Нмм;

d – диаметр вала, мм;

b – ширина шпонки, мм;

lр – расчетная длина шпонки, мм;

,

см] = 150 МПа, σсм<[σсм] – условие выполняется.

Напряжения среза рассчитывают:

,

ср] = 80 МПа, τср<[τср] – условие выполняется.

3.5 Выбор и проверочный расчёт опор аппарата.

Размер опоры лапы или стойки выбирается в зависимости от внутреннего диаметра корпуса аппарата в соответствии с ОСТ 26-665-72.

Расчет опор–лап.

Выбираем опоры-лапы типа 1, исполнение 2.

1. Нагрузку на одну опору G1 рассчитывают:

где  G1 – нагрузка на одну опору, Н;

Gmax – максимальный вес аппарата, Н;

n – число опор.

Gmax = g(mкр+mдн+mцил.об+mвод. ап.+mпр+mвала+mмуфты+mмеш+ mупл.),

где  Gmax – максимальный вес аппарата, Н;

g = 9,8 – ускорение свободного падения, м/с;

mкр – масса крышки аппарата, кг;

mдн – масса днища аппарата, кг;

mцил.об – масса цилиндрической обечайки, кг;

mвод. ап – масса воды в аппарате при гидравлических испытаниях, кг;

mпр – масса привода, кг;

mвала – масса вала, кг;

mмуфты – масса муфты, кг;

mмеш – масса мешалки, кг;

mупл – масса уплотнения, кг.

  

mвод.ап. = Vномρводы = 1,61000=1600 кг;

mпр = 308 кг;

mмуфты = 26,4 кг;

mмеш = 4 кг;

mупл = 58 кг.

Gmax = 9,8(495,74+127,152+1600+308+58+4+26,4+66,03)=28124,68 Н

Проверка опоры на грузоподъёмность по условию G1 < [G]

[G]= 63кН, 7031,17 < 63000 – условие выполняется.

2. Фактическую площадь подошвы определяют:

Афакт = а2b2 ,

где  Афакт – фактическая площадь подкладного листа, мм2;

a2, b2 – размеры подкладного листа, мм.

Афакт = 150160=24000мм2

Требуемая площадь подошвы из условия прочности фундамента:

,

где  Атреб – требуемая площадь подкладного листа, мм2;

G1 – нагрузка на одну опору, Н;

[q] – допускаемое удельное давление на фундамент, МПа,

[q]=14 МПа – для бетона марки 200.

Афакт > Атреб – условие выполнется.

3. Вертикальные ребра опор проверяют на сжатие и устойчивость:

,

где  σ – напряжения сжатия в ребре при продольном изгибе, МПа;

G1 – нагрузка на одну опору, Н;

К1 – коэффициент гибкости ребра;

Zр = 2 – число ребер жесткости в опоре;

S1 – толщина ребра, мм;

b – вылет ребра, мм;

[σ]=100–допускаемые напряжения для материала ребер опоры, МПа;

К2 – коэффициент уменьшения допускаемых напряжений при продольном изгибе.

Коэффициент К1 определяется в зависимости от гибкости ребра λ, рассчитываемому:

,

где  λ – гибкость ребра;

l – гипотенуза ребра, мм;

S1 – толщина ребра, мм.

Для опоры стойки величина l определяется из эскиза, а для опоры лапы рассчитывается:

,

По графику определяем К1 = 0,63

4,53<37,8 МПа – условие выполняется.

4. Проверка на срез прочности угловых сварных швов, соединяющих рёбра с корпусом аппарата выполняется исходя из:

,

где  τ – напряжения сдвига в ребре, МПа;

G1 – нагрузка на опору, Н;

Δ =0,85S1 – катет шва, мм;

L – общая длина швов, мм;

[τ] – допускаемое напряжение в сварном шве, МПа, (не более 80 МПа)

Δ =0,8512 = 10,2 мм

1,43<80 МПа – условие выполняется.

Расчет опор стоек.

Расчёт производится аналогично расчёту опор-лап.

1. ,

условие прочности при заданной грузоподъёмности выполняется.

2. Афакт = a2b2 = 150160=24000 мм2

Требуемая площадь подкладного листа равна:

Таким образом, для бетона марки 200 Афакт > Атреб.

3. Проверка вертикальных ребер на сжатие и устойчивость:

По графику определяем К1 = 0,71

3,96<25,2 МПа – условие выполняется.

4. Расчет опоры на срез в сварном шве:

Δ =0,8514 = 11,9 мм

1,39<80 МПа – условие выполняется.

3.6. Подбор муфты.

В приводе 2 исполнении 1 установлена фланцевая  муфта. Она применяется для соединения строго соосных валов.  Муфта состоит из двух полумуфт,  имеющих форму фланцев. Полумуфты насаживают на концы соединяемых валов и стягивают болтами. Для центрирования фланцев один из  них имеет круговой выступ,  а другой – соответствующую выточку. Полумуфта соединена с валом призматической шпонкой.

Фланцевые муфты обеспечивают надежное соединение валов, могут передавать большие моменты и дешевы по конструкции.

Для привода типа 2 исполнения 1 габарита 1 для диаметра вала 65мм подбираем муфту:

Диаметр муфты 220 мм

Крутящий момент не более 1000 Нм

Масса муфты 26,4 кг.

3.7 Расчет фланцевого соединения.

В химических аппаратах для разъемного соединения труб, корпусов и отдельных частей  применяются фланцевые соединения круглой формы.

Конструкция фланцевого соединения принимается в зависимости от рабочих параметров аппарата: плоские приварные фланцы – при Р≤4,0 МПа и   t ≤300 0С применяют болты, а при Р ≥4,0 МПа и t ≥300 0С – шпильки.

Толщину втулки плоского приварного фланца рассчитывают:

S0≥S,

где  S0 – толщина втулки фланца, мм;

S – исполнительная толщина обечайки, мм.

S0=14мм

Высоту плоского приварного фланца рассчитывают:

где  hв – высота втулки фланца, мм;

D – диаметр аппарата, мм;

S0 – толщина втулки фланца, мм;

Ск – прибавка на коррозию, мм.

Округляем hв=60мм

Диаметр болтовой окружности плоского приварного фланца рассчитывают:

,

где  Dб – диаметр болтовой окружности, мм;

D – диаметр аппарата, мм;

S0 – толщина втулки фланца, мм;

dб – наружный диаметр болта, мм;

u – нормативный зазор между гайкой и втулкой (u =4…6 мм)

dб =20 мм

Наружный диаметр фланцев находят:

Dн Dб + а,

где  Dн – наружный диаметр фланцев, мм;

Dб – диаметр болтовой окружности, мм;

а – конструктивная добавка для размещения гаек по диаметру фланца, мм.

а =40 мм

Dн = 1306+40=1346 мм

Наружный диаметр прокладки находят:

Dн.п. = Dб – е,

где  Dн.п. – наружный диаметр прокладки, мм;

Dб – диаметр болтовой окружности, мм;

е – нормативный параметр, зависящий от типа прокладки, мм.

е =30 мм

Dн.п. = 1306–30=1276мм

Средний диаметр прокладки находят:

Dс.п. = Dн.п.b,  

где  Dс.п. – средний диаметр прокладки, мм;

Dн.п. – наружный диаметр прокладки, мм;

b – ширина прокладки, мм.

b =20 мм

Dс.п. = 1276–20=1256мм

Количество болтов, необходимых для обеспечения герметичности соединения находят:

,

где  nб – количество болтов, штук;

Dб – диаметр болтовой окружности, мм;

tш  – рекомендуемый шаг расположения болтов, мм.

tш=3,820=76мм

Принимаем nб =54

Высота (толщина) фланца рассчитывается:

,

где  hф – высота фланца, мм;

λф – поправочный коэффициент, принимается по рисунку;

D – диаметр аппарата, мм;

Sэк – эквивалентная толщина втулки, мм.

Эквивалентная толщина втулки рассчитывается:

,

где  Sэк – эквивалентная толщина втулки, мм;

hв – высота втулки фланца, мм;

β1 – поправочный коэффициент на толщину;

S0 – толщина втулки фланца, мм.

λф = 0,38

β1=2,5

Высота фланца равна:

Принимаем hф =60мм.

Все размеры округляем до стандартных.

4. Подбор штуцеров и люков.

Диаметры штуцеров выбираются по ОСТ 26-01-1246 в зависимости от

внутреннего диаметра корпуса: D =1200мм

Диаметры штуцеров:

Для загрузки                                             «А»   150 мм

Резервный                                             «Б»             100 мм

Резервный                                             «В»   100 мм

Технологический                                   «Г»             100 мм

Для трубы передавливания               «Д»   65 мм

Для манометра                                   «Е»             50 мм

Для термометра                                  «Ж»   М27х2

Вход и выход теплоносителя               «М‌III»   50 мм

Для слива                                             «О»   100 мм

Люк                                                       «П»   150 мм

Люк выбирается с плоской крышкой и откидными болтами.

5. Заключение.

Быстрое развитие химической технологии и химического оборудования, в том числе химической аппаратуры, требует создания высокоэффективных, экономичных и надёжных аппаратов.

Выбор вида и принципиальной конструкции аппарата. Определение его рабочих параметров, основных размеров, марок конструкционных материалов и других, необходимых для конструктивной разработки и расчёта на прочность данных производится проектировщиком на основе выбранного процесса производства, химико-технологического расчета и особенностей перерабатываемой среды.

6. Список использованных источников.

1. Генкин А.Э. Оборудование химических заводов. – М.: Высшая школа, 1986.

2. Дунаев П.Ф., Леликов О.П.  Конструирование узлов  деталей машин. – М.: Академия, 2003.

3. Лащинский А.А. Конструирование сварных химических аппаратов. – Л.: Машиностроение, 1981.

4. Лащинский А.А., Толчинский А.Р. Основы конструирования и расчета химической аппаратуры: Справочник. – Л.: Машиностроение, 1970.

5. Методические указания ” Расчёт и конструирование аппаратов с перемешивающими устройствами ”. Уфа, УГНТУ, 1985.

6. Методические указания “ Расчёт опор химических аппаратов ”. Уфа, УГНТУ, 1985.

7. Методические указания “ Фланцевые соединения ”. Уфа, УГНТУ, 1987.

8. Методические указания “ Уплотнения валов и мешалки химических аппаратов ”. Уфа, УГНТУ, 1985.

9. Методические указания “ Расчёт валов ”. Уфа, УГНТУ, 1985.

10. Методические указания “ Справочные таблицы для технологических специальностей  при выполнении курсового проекта по прикладной механике ”. Уфа, УГНТУ, 1991.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

28325. Недействительность сделок: понятие, виды, последствия 22.11 KB
  Недействительность сделки означает что она не влечет юридических последствий на достижение которых была направлена но в то же время порождает последствия установленные законом в связи с ее не действительностью. ГК РФ подразделяет недействительные сделки на ничтожные и оспоримые. В теории гражданского права такие сделки называются абсолютно недействительными. Ничтожные сделки не влекут возникновения изменения или прекращения гражданских прав и обязанностей на которые они были направлены.
28326. Осуществление гражданских прав и исполнение обязанностей: понятие, принципы и способы осуществления 15.41 KB
  Под осуществлением гражданского права понимается совершение действий по реализации возможностей заложенных в содержании субъективного права. Содержание границы того или иного субъективного права определяются нормативными актами или договорами например согласно статье 209 ГК РФ содержание права собственности составляет возможность владеть пользоваться и распоряжаться вещью. 9 ГК РФ граждане и юридические лица осуществляют принадлежащие им гражданские права по своему усмотрению принцип диспозитивности. Носитель субъективного права...
28327. Пределы осуществления субъективных гражданских прав. Злоупотребление правом 13.92 KB
  Пределы осуществления субъективных гражданских прав. Злоупотребление правом. Пределы осуществления субъективных гражданских прав ОСГП – это законодательно очерченные границы деятельности управомоченных лиц по реализации возможностей составляющих содержание данных прав. Пределы ОСГП: а осуществление субъективных гражданских прав е имеет временные границы т.
28328. Представительство по гражданскому праву: понятие, виды, основания возникновения 16.43 KB
  Представительство отношение в соответствии с которым сделка совершенная одним лицом представителем от имени другого лица представляемого в силу полномочия основанного на доверенности указании закона либо акта уполномоченного на то органа государственного местного самоуправления непосредственно создает изменяет и прекращает гражданские права и обязанности представляемого ст. Представитель это лицо юридическими действиями которого приобретаются изменяются или прекращаются права и обязанности для представляемого по отношению...
28329. Доверенность по гражданскому праву 15.53 KB
  Доверенность по гражданскому праву. Доверенность это документ выдаваемый представителю в целях определения характера и объема предоставляемых ему полномочий. Общая доверенность определяет полномочия на совершение разнообразных сделок и иных юридических действий на управление имуществом гражданина руководителю филиала юридического лица. Специальная доверенность необходима для совершения однородных действий на распоряжение вкладом на вождение автомобиля на ведение судебных и арбитражных дел.
28330. Защита гражданских прав: понятие, предмет и форма защиты 14.21 KB
  Защита гражданских прав: понятие предмет и форма защиты. Защита гражданских прав выражается в действиях субъектов права а также уполномоченных органов по предупреждению правонарушения или восстановлению нарушенных прав. Право на защиту выражается в применении мер имущественного характера и направлено на компенсацию восстановление существующего положения и реализуется в исковой форме в судебном порядке. Защита гражданских прав в административном порядке осуществляется лишь в случаях предусмотренных законом.
28331. Основные способы защиты гражданских прав 15.58 KB
  Выбор того или иного способа защиты определяется сущностью нарушенного права и характером нарушения. Признание права применяется в тех случаях когда необходимо устранить неопределенность в существовании субъективного права. В основном используется для защиты абсолютных прав права собственности авторства. Восстановление положения существовавшего до нарушения права применяется когда субъективное право в результате нарушения не прекратило своего существования например истребование собственником имущества из чужого незаконного владения.
28332. Самозащита гражданских прав 14.5 KB
  Самозащита гражданских прав. Под самозащитой гражданских прав понимается совершение управомоченным лицом действий фактического порядка направленных на защиту нарушенного права. В статье 12 ГК РФ самозащита определяется как способ защиты гражданских прав однако это форма защиты которая может осуществляться различными способами. Применение мер самозащиты допускается в основном для защиты абсолютных личных и имущественных прав жизни здоровья права собственности.
28333. Меры оперативного воздействия на нарушителя гражданских прав 16.7 KB
  Меры оперативного воздействия на нарушителя гражданских прав. Под мерами оперативного воздействия понимаются такие юридические средства которые применяются к нарушителю непосредственно управомоченной стороной гражданского правоотношения в одностороннем порядке без обращения за содействием к компетентным органам. Юрисдикционная форма защиты осуществляется различными управомоченными государством субъектами в судебном и административном порядке. Судебный порядок наиболее приспособлен к защите прав основанных на равенстве участников...