ПЛАН
Основные требования к аппаратам химического производства.
Расчет кинематической схемы привода.
Расчет червячной передачи.
Расчет клиноременной передачи.
Расчет конструирования ведомого вала редуктора.
Расчет выходного окончания ведомого вала.
Расчет ступицы колеса.
Расчет и выбор шпонки.
Выбор подшипников.
Расчеты конструирования крышек подшипников.
Расчет толщены стенок корпуса редуктора.
Расчет усилий зацепления. Условно-пространственная схема редуктора.
Расчет ведомого вала на выносливость.
Расчет и выбор муфты. Принцип работы муфты.
Допуски и посадки.
Расчеты элементов аппарата:
Расчет толщены стенок конического днища.
Расчет толщены обечайки.
Расчет толщены стенок элептической крышки.
Определение высоты аппарата.
Расчет и выбор фланцевого соединения.
Выбор люка и штуцеров.
Опоры аппарата.
Сальниковое уплотнение.
Опора концевая вала мешалки.
Расчет и выбор предохранительного устройства.
Расчет сварных соединений.
Основные требования к аппаратам химического производства
Во многих технологических процессах применяются емкостные аппараты, которые работают под давлением. Вертикальное исполнение толстостенных цилиндрических аппаратов следует предпочитать горизонтальными, т. к. в горизонтальных аппаратах появляется дополнительное изгибающее напряжение от силы тяжести самого аппарата и среды.
Вертикальные обечайки закреплены сверху и снизу крышкой и днищем. В отличие от днищ, имеющих с обечайкой неразъемное соединение, крышки являются съемными частями аппарата. Днища и крышки изготавливают из тех же материалов, что и обечайки. Присоединение к аппаратам крышек и в соединении раздельных частей осуществляется при помощи фланцев. Герметичность обеспечивается прокладкой. Присоединение к аппаратам трубопроводов и контрольно-измерительных приборов производится с помощью штуцеров. Для осмотра аппарата, его очистки, сборки и разборки внутренних устройств служат люки.
Установка аппаратов на фундаменте осуществляется при помощи лап и опор. Перемешивание жидких сред в аппарате производится механическим способом с помощью мешалок. Для приведения в обращение перемешивающих механических устройств служат приводы, состоящие из электродвигателей, редукторов, ременных передач и муфт. Редукторы устанавливаются на крышках вертикальных аппаратов при помощи стоек и опор. Вал мешалки вводится в аппарат через уплотнение для обеспечения герметичности. Уплотнение вала производится с сальниковым, либо с торцевым уплотнителем.
Жидкость из аппарата удаляется через нижний штуцер. Обогрев аппарата обычно осуществляется при помощи рубашек, диаметр которого принимают на 40-100 мм. больше диаметра аппарата. Аппаратура, работающая под давлением, повреждение которой может привести к несчастным случаям, должна отвечать требованиям Гостехнадзора и раз в три года подвергаться внутреннему осмотру, а раз в шесть лет гидравлическому испытанию.
Расчет кинематической схемы привода
Исходные данные: Р2 = 2,2 (кВт)
n2 = 80 (об. /мин)
Цель расчета:
1. Подобрать электродвигатель.
2. Определить общее передаточное отношение и разбить его на ступени.
3. Определение характеристики валов.
Расчет: 1. Определение требуемой мощности.
Ртреб = Р2 / hприв. = 2,2/0,79 = 3,16 (кВт)
hприв. = hкрп* hч. п. * h4подш = 0,95 * 0,85*0,99 = 0,79
hкрп = 0,95
hч. п = 0,85
hподш = 0,99 (ист.1; стр.5)
2. Выбор электродвигателя.
Рэ. д. > Pтреб (ист.1; стр.390)
3 кВт – Двигатель 4A100S2X3 S=4,3%
Маркировка: 4A90L2
4 – номер серии
А – асинхронный
90 – размер h (от лапок до центра валика)
X3 – маркеровочный размер
3 – число полюсов.
Мощность под нагрузкой (коэффициент скольжения)
nэд = nсинхр (1-S) = 3000 (1-0,043) = 2871
3. Определение общего передаточного отношения и разбивка его по ступеням.
Uåприв. = nэ. д. / n2 = 2871 / 80 = 16,667
Uåприв. = iк. р. п. * Uч. п. = 35,88
iк. р. п. = 1,5 – 3
Uч. п. = 12,5 (по ГОСТу ист.1 стр.53)
iк. р. п. = 1,33
4. Определение характеристик валов.
4.1. Вал электродвигателя.
Ртреб = 2,278 (кВт)
nэ. д. = 2871 (об. /мин)
Mэ. д. =9550*(Ртреб / nэ. д) = 20,12 (Н*м)
4.2. Ведущий вал.
Р1 = Ртреб *hкрп* hподш = 2,278*0,95*0,99=2,97 (кВт)
n 1= nэ. д. / iк. р. п = 2871 / 2,87 = 1125 (об. /мин)
М1 = 9550*(Р1 / n1) = 25,23 (Н*м)
4.3. Ведомый вал.
Р2 = Р1 * hч. п. * hподш =2,142*0,85*0,99=2,5 (кВт)
n2 = n 1 / Uч. п. = 1000,34 / 12,5 =90,0 (об. /мин)
М2 = 9550*(Р2 / n2) = 265,28 (Н*м)
Расчет червячной передачи
Исходные данные: Крутящий момент на ведомом валу М2 =215,11 Н*м.
Uч. п. = 12,5.
Цель расчета:
1. Провести проектный расчет на выносливость по контактным напряжениям.
2. Провести проверочный расчет передачи по напряжениям изгиба.
1. Выбор материала червячного колеса.
По ист.1 стр.66 – Бр. А9Ж3Л
Бр. – бронза
А9 – алюминий 9%
Ж3 – железо 3%
Л – литье
Допускаемое напряжение [d-1F] =75 мПа.
[d-1F] = [d-1F] * KHL = 40,7 мПа, где KHL - коэффициент долговечности.
Vs = 2 – 4
[dн] =167 мПа
2. Определение числа заходов червяка и зубьев червячного колеса.
Число заходов червяка z1 принимаем в зависимости от придаточного отношения. По ист.1 стр.55:
z1 =4, если U=8-15
z1 =2, если U=15-30
z1 =1, если U>30.
 |
z2 = z1 * Uч. п. = 4*12,5=50 – число зубьев.
3. Определение межосевого расстояния из условия контактной прочности.
аw = (z2 /q + 1) 3Ö ((170/(z2 /q) * [dн])) 2 * Кн*М2) = 143,0 (мм)
q = 10 - коэф. диаметра червяка.
Кн = 1,25 – коэф. нагрузки.
4. Определение расчетного модуля зацепления.
m = t/p (мм) – модуль зацепления
m= 2*аw / z2 + q = 4,77 (мм) m= 5
5. Уточнение межосевого расстояния.
аw = m*(z2 +q) / 2 = 150 (мм)
6. Определение геометрических размеров передачи.
Основные размеры червяка:
Делительный диаметр d1=q*m=50 (мм)
Вершины витков червяка da = d1 +2m=60 (мм)
Диаметр впадин витков червяка df = d1 - 2,4*m = 38 (мм)
Длинна нарезной части червяка z1 =1 или 2, то b1 > (11+0,06z2) *m
z1 =3 или 4, то b1 > (12,5+0,09z2) *m
b1 = 85 (мм)
Делительный угол подъема γ= 21,8
Основные размеры венца червячного колеса.
Делительный диаметр червячного колеса d2 = z2*m=250 (мм)
Диаметр вершин зубьев червячного колеса da=d2 + 2m=260 (мм)
Диаметр впадин витков червячного колеса df = d1 - 2,4m = 238 (мм)
Наибольший диаметр червячного колеса daм<da+6m/(z1+2) = 265 (мм)
Ширина венца червячного колеса z = 1 – 3 b2 = 0,75*da
z = 4 b2 = 0,67*da
b2=0,67*260=174,2 (мм)