Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова»
А. В. Тарасов
РАСЧЁТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ
МАШИН И АППАРАТОВ ПИЩЕВЫХ
ПРОИЗВОДСТВ
Элементы теории и сборник задач
Учебно-методическое пособие для студентов и магистрантов направления 151000 «Технологические машины и оборудование»
(профиль «Машины и аппараты пищевых производств»)
Рекомендовано Алтайским государственным техническим университетом им. И.И. Ползунова в качестве учебно-методического пособия для студентов и магистрантов направления 151000 «Технологические машины и оборудование»
Изд-во АлтГТУ Барнаул ● 2014
УДК 664.05.001.24 (075.5)
Тарасов, А. В. Расчёт и конструирование машин и аппаратов пищевых производств. Элементы теории и сборник задач: учебно-методическое пособие для студентов и магист-рантов направления 151000 «Технологические машины и оборудование» (профиль: «Машины и аппараты пищевых производств») / А. В. Тарасов; Алт. гос. техн. ун-т им. И. И. Ползуно-ва. – Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2014. – 128 с.
Учебно-методическое пособие предназначено для приобретения навыков расчёта и конст-руирования элементов машин и аппаратов пищевого производства, изучения существующих методик, закрепленных нормативно-технической документацией и практическим освоением порядка расчёта с выделением наиболее важных моментов.
Методическое пособие содержит элементы теории, расчётные зависимости, порядок, при-меры выполнения и задания для практических расчётов узлов и деталей в машинах и аппаратах пищевого производства.
Методическое пособие предназначено в помощь студентам специальностей 260601 «Ма-шины и аппараты пищевых производств», бакалаврам и магистрантам направлений 151000 – «Технологические машины и оборудование», очной и заочной формы обучения, при изучении дисциплин «Расчёт и конструирование машин и аппаратов пищевого производства», «Расчёт и конструирование», «Основы проектирования» и «Синтез машин».
Методическое пособие может быть полезно также преподавателями, аспирантами и инже-нерно-техническими работниками.
Рекомендовано Алтайским государственным техническим университетом им. И.И. Ползу-нова в качестве учебно-методического пособия для студентов и магистрантов направления 151000 «Технологические машины и оборудование». Протокол № 4 от 18 декабря 2013 г.
Рецензент: Сесёлкин И. В., к.т.н., доцент кафедры ХТ и ИЭ (Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова)
© А. В. Тарасов, 2014
© Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова, 2014
Оглавление
1 Расчёт сосудов работающих под действием внутреннего избыточного давления 5
1.1 Общие сведения о пластинах и оболочках.................................................................. 5
1.2 Напряженное состояние материала упругих осесимметричных оболочек.
Безмоментная теория оболочек................................................................................................. 6
1.3 Выбор исходных данных для инженерного расчёта.................................................. 9
1.4 Допускаемые напряжения.............................................................................................. 10
1.5 Коэффициенты прочности сварных и паяных соединений.................................. 11
1.6 Прибавки к расчётной толщине стенки конструктивных элементов................... 12
1.7 Расчёт обечаек сосудов................................................................................................... 12
1.8 Расчёт крышек и днищ сосудов..................................................................................... 13
1.9 Пример расчёта................................................................................................................. 15
1.10 Задачи................................................................................................................................ 17
1.11 Контрольные вопросы.................................................................................................... 18
2 Уплотнение соединений в машинах и аппаратах......................................................... 19
2.1 Назначение и классификация уплотнительных устройств.................................... 19
2.2 Требования, предъявляемые к уплотнительным устройствам............................ 19
2.3 Уплотнение подвижных соединений........................................................................... 20
2.4 Уплотнение неподвижных соединений...................................................................... 28
2.5 Материалы уплотнений................................................................................................... 29
2.6 Расчёт уплотнения фланцевого соединения............................................................ 30
2.7 Рекомендации при конструировании фланцевых соединений........................... 34
2.8 Пример расчёта................................................................................................................. 35
2.9 Задачи.................................................................................................................................. 37
2.10 Контрольные вопросы.................................................................................................... 39
3 Виброизоляция оборудования........................................................................................... 40
3.1 Основные источники и методы борьбы с вибрацией............................................. 40
3.2 Расчёт и конструирование устройств для борьбы с вибрацией.......................... 43
3.3 Конструирование пружины............................................................................................. 47
3.4 Пример расчёта................................................................................................................. 48
3.5 Задачи.................................................................................................................................. 50
3.6 Контрольные вопросы...................................................................................................... 51
4 Расчёт кинематических параметров кривошипных приводов................................... 52
4.1 Колебатели и преобразователи движения................................................................ 52
4.2 Кривошипный привод...................................................................................................... 52
4.3 Кинематические характеристики колеблющихся рабочих органов, совершающих
движение в горизонтальной плоскости.................................................................................. 56
4.4 Уравновешивание при кривошипно-шатунном приводе....................................... 58
4.5 Пример расчёта................................................................................................................. 60
4.6 Задачи.................................................................................................................................. 62
4.7 Контрольные вопросы...................................................................................................... 62
5 Расчёт параметров инерционного привода.................................................................... 63
5.1 Принцип действия инерционного привода............................................................... 63
5.2 Уравновешивание при инерционном приводе......................................................... 64
5.3 Движение рабочих органов с горизонтальной осью вращения груза-дебаланса. при
инерционном приводе. Элементы теории............................................................................. 65
5.4 Пример расчёта................................................................................................................. 68
5.5 Задачи.................................................................................................................................. 70
5.6 Контрольные вопросы...................................................................................................... 72
6 Расчёт машин для перемешивания (расчёт валов мешалок).................................... 73
6.1 Критерии работоспособности валов............................................................................ 73
6.2 Критическая угловая скорость....................................................................................... 74
6.3 Влияние на угловую критическую скорость вала гироскопического момента.. 75
6.4 Влияние вылета центра массы барабана.................................................................. 77
6.5 Влияние упругости опор вала....................................................................................... 78
6.6 Влияние собственной массы вала.............................................................................. 80
6.7 Пример расчёта................................................................................................................. 81
6.8 Задачи.................................................................................................................................. 84
6.9 Контрольные вопросы...................................................................................................... 84
7 Расчёт машин с быстровращающимся рабочим органом........................................... 85
7.1 Элементы теории расчёта быстровращающихся дисков...................................... 85
7.2 Расчёт быстровращающихся дисков с центральным отверстием....................... 86
7.3 Расчёт быстровращающихся дисков с учетом интенсивности нагрузки........... 87
7.4 Расчёт дисков с боковой нагрузкой............................................................................. 88
7.5 Пример расчёта................................................................................................................. 91
7.6 Задачи.................................................................................................................................. 93
7.7 Контрольные вопросы...................................................................................................... 94
8 Расчёт прессующих и формующих машин..................................................................... 95
8.1 Шнековые машины........................................................................................................... 95
8.2 Расчёт и конструирование шнеков............................................................................... 97
8.3 Пример расчёта............................................................................................................... 102
8.5 Задачи................................................................................................................................ 103
8.6 Контрольные вопросы.................................................................................................... 104
9 Расчёт машин с медленно вращающимся рабочим органом................................... 105
9.1 Машины с барабаном, вращающимся в горизонтальной плоскости................ 105
9.2 Основные расчётные зависимости............................................................................ 106
9.3 Примеры расчёта........................................................................................................... 114
9.4 Задачи................................................................................................................................ 117
9.5 Контрольные вопросы.................................................................................................... 119
10 Форма и содержание отчета............................................................................................ 120
11 Список литературы........................................................................................................... 120
Приложение А Форма титульного листа отчета по практическому занятию.............. 121
Приложение Б Допускаемые напряжения для конструкционных материалов.......... 122
Приложение В Допускаемые напряжения для стали 20К при различной температуре. 124
Приложение Г Толщина листов, мм, по ГОСТ 19903........................................................ 124
Приложение Д Резиновые армированные манжеты........................................................ 125
Приложение Е Сальниковые кольца и канавки для них.................................................. 127
Приложение Ж Ряды нормальных линейных размеров.................................................. 128
Расчёт и конструирование машин и аппаратов пищевых производств. Элементы теории и сборник задач Расчёт сосудов работающих под действием внутреннего избыточного давления
