Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего

профессионального образования

«Казанский государственный технологический университет»

Э.Н. Островская, Т.В. Полякова

РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ

ХИМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ С МЕШАЛКАМИ

Учебное пособие

Казань 2006 ББК 34.42 УДК 621.10 Расчет и конструирование химических аппаратов с мешалками: учебное пособие/Э.Н.Островская, Т.В. Полякова;

Казан.гос.тех-нол.ун-т. Казань, 2006.

ISBN 978-5-7882-0377-5 Учебное пособие содержит рекомендации по расчету и проектированию химических аппаратов, снабжённых мешалками. Предложена последовательность работы над курсовым проектом, рассмотрен расчёт элементов аппарата и перемешивающего устройства.

Представленное пособие может быть использовано при выполнении курсовых проектов по дисциплине «Прикладная механика» студентами всех форм обучения следующих направлений: 240900, 240800, 24500, 261200, 260600, 260200, 260500, 260300, 200500, 240400,240800, 220500, 240500.

Подготовлено на кафедрах «Детали машин» и «Теория машин и механизмов».

Печатается по решению редакционно-издательского совета Казанского государственного технологического университета Рецензенты: д-р техн. наук, проф. В.Н. Паймушин д-р техн. наук, проф. Г.С. Клетнев @ Казанский государственный технологический университет Введение Выполнение курсового проекта является заключительным этапом изучения студентами дисциплины «Прикладная механика».

Объектами проектирования являются емкостные аппараты с механическими перемешивающими устройствами.

При выполнении курсового проекта студенты решают следующие основные задачи:

а) выбор материалов и конструктивное оформление аппарата в соответствии с заданными технологическими параметрами протекающего процесса;

б) выполнение проверочных расчетов, позволяющих выявить соответствие аппарата требованиям эксплуатации.

Разработка конструкции аппарата и его расчет выполняются в соответствии с техническим заданием, которое, в свою очередь, определяется техническими требованиями, предъявляемыми к аппарату – уровень эффективности, надежности, безопасности, и характеристиками процесса, к которым относятся свойства перерабатываемой среды и параметры технологического процесса.

Производство химических заводов характеризуется большим разнообразием процессов, сырья и продуктов, режимов и параметров работы, поэтому оборудование здесь весьма разнообразно.

Значительную долю всего химического оборудования составляет емкостная аппаратура, расчету и конструированию которой в программе подготовки инженера-технолога уделяется большое внимание. Для многих классов химического оборудования, таких как смесители, дробилки, диспергаторы, сепараторы, центрифуги, центробежные насосы и другие, характерны высокие скорости вращения, возможность интенсивных вибраций и динамических нагрузок на опоры, корпус и фундамент. Только тщательная проработка всех элементов конструкции, в первую очередь подвижных и опорных узлов, может обеспечить хороший технический уровень машины.

В данной работе приводится инженерная методика расчета элементов химического оборудования в соответствии с современными нормативными документами.

1.Общие сведения 1.1.Назначение и характеристики аппаратов Химические аппараты предназначены для проведения различных технологических процессов в химической, нефтехимической, фармацевтической, пищевой и т.д.

промышленности, а также для хранения и транспортировки различных химических веществ.

В зависимости от назначения (чаще всего от протекающего технологического процесса) различают следующие химические аппараты: реактор, испаритель, теплообменник, колонна и т.д.

Корпуса аппаратов по условиям протекания в них процессов должны быть достаточно прочными и в подавляющем большинстве случаев герметичными. Главным составным элементом корпуса является обечайка. Форма корпуса, а следовательно, и обечайки определяется химико-технологическими требованиями, предъявляемыми к аппарату, а также конструктивными соображениями и может быть цилиндрической, конической, сферической и т.д. Наибольшее распространение получили цилиндрические обечайки, отличающиеся простотой изготовления, рациональным расходом материала и хорошей сопротивляемостью давлению среды. Поэтому при конструировании аппаратов, если это не противоречит каким-то особым требованиям, предъявляемым к аппарату, рекомендуется применять цилиндрические обечайки.

В зависимости от назначения цилиндрические аппараты находят применение, как в вертикальном, так и в горизонтальном исполнении, причем предпочтение следует отдавать вертикальному исполнению, особенно для тонкостенных аппаратов, работающих под избыточным давлением. В таком случае исключаются дополнительные изгибающие напряжения в корпусе от силы тяжести аппарата и среды, характерные для горизонтальных аппаратов, лежащих на отдельных опорах.

Обечайки, работающие под наружным давлением или при вакууме в аппарате, подвержены опасности потери устойчивости (вдавливания стенки внутрь). Эта опасность возрастает при отклонении обечайки от правильной геометрической формы и с увеличением ее длины. Поэтому длину целесообразно выбирать по возможности меньше. Применение цельных обечаек с отношением l/d >5 не рекомендуется. В таких случаях на обечайке целесообразно предусматривать кольца жесткости, которые могут быть расположены как снаружи, так и внутри обечайки, что определяется конструктивными и технологическими соображениями.

Вещества, содержащиеся и перерабатываемые в аппаратах, бывают в разном агрегатном состоянии (чаще в жидком и газообразном, реже в твердом), различной химической активности по отношению к конструкционным материалам (от инертных до весьма агрессивных), от безвредных до токсичных для обслуживающего персонала и от безопасных до огне – взрывоопасных в эксплуатации.

Различные химико-технологические процессы в аппаратах осуществляются при различных, свойственных каждому процессу, давлениях - от глубокого вакуума до избыточного давления в несколько сот тысяч килопаскалей и самых разнообразных температурах - от – 2500С до +9500С.

Различают следующие режимы работы аппаратов:

периодический, полунепрерывный и непрерывный, а в зависимости от установки аппараты делятся на стационарные и нестационарные.

Все химические аппараты в зависимости от предъявляемых к ним технологических требований разделяются на подведомственные и не подведомственные Госгортехнадзору.

Подведомственными Госгортехнадзору являются аппараты, в которых под избыточным давлением (свыше 0,7 МПа) содержатся огне – и взрывоопасные и сильно токсичные среды; горючие и агрессивные среды, не зависимо от их рабочих параметров, и аппараты без избыточного давления, но при эксплуатации, в которых возможно повышение избыточного давления до 0,7МПа. Не подведомственными Госгортехнадзору являются все остальные аппараты, в том числе работающие под вакуумом и наливом.

Наиболее распространенным типом оборудования, используемого для проведения различных физических и химических процессов, являются аппараты с перемешивающими устройствами.

Перемешивание обеспечивает интенсификацию процесса и часто является необходимым условием его эффективного протекания.

1.2.Конструкция химического аппарата На рис.1.1 показан стальной аппарат с мешалкой. Он состоит из корпуса и перемешивающего устройства с приводом. Корпус включает в себя: цилиндрическую обечайку с приварным днищем и отъемной крышкой 2. Аппарат снабжен штуцерами 3, 4 и т.д., которые служат для подачи исходных компонентов, выгрузки Рис.1.1. Конструкция типового химического аппарата:

Рис.1.1.Конструкция типового химического готовой продукции, установки контрольно-измерительных приборов и т.д. Для поддержания заданного температурного режима ведения процесса аппарат имеет рубашку 5. Устанавливают аппарат на опорыстойки или боковые опоры-лапы 6.

Привод состоит из моноблочного мотор - редуктора (или электродвигателя с различными механическими передачами) 7, который устанавливается на стойке 8, закрепленной на опоре привода 9, приваренной к крышке аппарата. Выходной вал редуктора 10 соединен с валом 12 мешалки 13 муфтой 11. Для герметизации аппарата в месте входа вала в крышку установлено уплотнение 14.

Опорами вала являются подшипники, расположенные в узле 15.

Указанные элементы и узлы являются общими для всех аппаратов. Конструкция и расчет этих элементов рассматриваются в следующих разделах.

1.3.Выбор материалов для изготовления деталей аппарата Конструкционные материалы для изготовления элементов химического аппарата выбирают в зависимости от химического и коррозионного действия среды, температуры и давления. При выборе материалов для аппаратов, работающих при низких или высоких температурах, необходимо учитывать, что механические свойства материалов существенно изменяются в зависимости от температуры.

Как правило, прочностные свойства металлов и сплавов повышаются при низких температурах и понижаются при высоких. Так как основным способом изготовления химических аппаратов является сварка, то одним из необходимых условий, определяющих выбор материала, является хорошая свариваемость.

Следовательно, к материалам, предназначенным для изготовления химических аппаратов, должны предъявляться следующие требования:

1) химическая и коррозионная стойкость материала к перерабатываемой среде с учетом заданных технологических параметров (температура, давление и т.д.);

2) механическая прочность при заданных параметрах с учетом требований, предъявляемых при испытании аппаратов (на прочность, герметичность и т.п.) и эксплуатации;

3) технологичность, что предполагает в первую очередь способность материала свариваться с обеспечением высоких механических характеристик сварных соединений и коррозионной стойкости их в агрессивной среде.

1.4. Последовательность выполнения проекта Проект выполняется в следующей последовательности:

1-й этап - ознакомление с заданием, рекомендуемой литературой, требованиями, предъявляемыми к курсовому проекту;

2-й этап - выполнение расчётов элементов корпуса на прочность;

3-й этап - разработка эскизного варианта аппарата;

4-й этап - проектирование и расчет вала перемешивающего устройства;

5-й этап - выполнение графической части проекта;

6-й этап - защита проекта.

Одновременно с выполнением 2, 4, 5 этапов оформляется пояснительная записка.

2. Подбор и расчет элементов корпуса аппарата 2.1. Выбор размеров корпуса аппарата Корпус аппарата состоит из цилиндрической обечайки, днища и крышки. Для нагревания или охлаждения обрабатываемых в аппарате продуктов аппарат снабжён приварной рубашкой. Типы и основные размеры емкостных аппаратов стандартизованы.

Основными параметрами для выбора размеров корпуса являются внутренний номинальный объём V и внутренний диаметр D.

Конструктивные схемы корпусов показаны на рис.2.1, а их основные размеры приведены в табл.1 - 4 приложения. На основании исходных данных на проектирование (внутренний объём V и внутренний диаметр аппарата D) из указанных таблиц определяется длина цилиндрической части корпуса l. Размеры эллиптических (рис 2.3 а) и конических (рис 2.3 б) днищ выбираются по табл. 5 - 6 приложения.

Конструкция корпуса аппарата с неразъёмной сварной рубашкой приведена на рис. 2.13.

Корпусы аппаратов чаще всего работают в условиях статических нагрузок: под избыточным внутренним давлением, вакуумом или наружным избыточным давлением.

Рис. 2.1. Конструктивные схемы 2.2. Цилиндрические обечайки Расчёт на прочность и устойчивость производится по ГОСТ 14249- 89.

Расчёт обечаек, нагруженных избыточным внутренним давлением. Толщину стенок определяют по формулам где рR - давление в аппарате, МПа; sR - расчетное значение толщины стенки, мм; D - внутренний диаметр обечайки, мм; [] допускаемое напряжение, MПа (зависит от марки стали и рабочей температуры). Марку стали выбирают в зависимости от свойств перерабатываемой среды по табл. 7, допускаемое напряжение [] - по табл. 8.

Допускаемое внутреннее избыточное давление Для стыковых и тавровых двухсторонних швов, выполняемых автоматической сваркой, коэффициент прочности сварочного шва =1;. для тех же швов, выполняемых вручную, =0.9.Прибавка на коррозию c определяется по формуле: c = V • Т, где V - скорость коррозии (обычно принимают 0.1 - 0.2 мм/г), Т - срок службы аппарата (обычно принимают 10-12 лет). Для материалов, стойких к перерабатываемой среде и при отсутствии данных о скорости коррозии рекомендуют принимать c=2 мм. Толщину стенки, вычисленную по формуле (2.1), округляют в большую сторону до ближайшей стандартной толщины листа (2,4,5,6,8,10,12,14,16,18, 20,22,24,26,28,30 мм, ГОСТ 10885-75).

Расчет цилиндрических обечаек, нагруженных наружным давлением. Под наружным давлением находятся вакуумные аппараты и аппараты с рубашками. Тонкостенные обечайки под действием наружного давления могут потерять первоначальную форму (устойчивость) с образованием нескольких волн смятия (рис.2.2). Давление, при котором оболочка начнет деформироваться, называется критическим.

Толщину стенки обечайки, нагруженной наружным давлением, приближенно определяют по формуле где р руб - давление в рубашке. Полученное значение толщины стенки следует проверить на допускаемое наружное давление по формуле (ГОСТ 14249-80) прочности определяется по формуле, полученной Рис.2.2.

где Е - модуль упругости (табл.2.9); пи - коэффициент устойчивости (для рабочих условий пи =2.4); lR - расчётная длина обечайки.

половина угла при вершине (рис.2.3), l - длина цилиндрической части корпуса.

Если в результате расчета окажется, что давление в рубашке > [ p ], необходимо увеличить толщину стенки обечайки.

p руб 2.3. Днища и крышки аппаратов приварные Толщину стенки эллиптического отбортованного днища (рис.2.3а) определяют по формулам:

а) днища, нагруженного внутренним давлением б) днища, нагруженного наружным давлением При действии наружного давления полученное значение толщины стенки s необходимо проверить по формуле (2.4). В этом случае допускаемое давление из условия прочности в пределах упругости:

а допускаемое давление из условия устойчивости в пределах упругости определяется по формуле днища (рис.2.3 б) с углом при вершине 2 < 140, нагруженного внутренним давлением, рассчитывают следующим образом.

Определяют толщину стенки цилиндрической части днища:

где у - коэффициент формы днища, который выбирают по табл. 10. в зависимости от угла и отношения Rв /D (отношения внутреннего радиуса отбортовки Rв к диаметру днища D). При D = 800 1500 мм, Rв =160 мм; при D = 1600 3000 мм, Rв = 200 мм.

Определяют толщину стенки конической части днища:

где Из двух значений, полученных по формулам (2.11) и (2.12), выбирают большее.

Рис. 2.3. Формы днищ: а - эллиптическая, б – Исполнительную толщину стенки принимают следующей Если коническое днище нагружено наружным давлением, то толщину стенки, полученную по формуле (2.13), проверяют на допускаемое наружное давление по формуле (2.4). При этом допускаемое наружное давление в пределах пластичности рассчитывают по формуле а допускаемое наружное давление из условия устойчивости - по формуле где lE=D/2sin; DE=D/2cos.

2.4. Расчет элементов рубашки Толщину стенки цилиндрической части рубашки определяют по формуле (2.1), эллиптического днища - по формуле (2.7), толщину стенки конического днища - по формулам (2.11) и (2.12). В качестве расчётного давления РR принимают давление в рубашке. Для корпусов с внутренним диаметром D 1800 мм диаметр рубашки принимают больше внутреннего диаметра аппарата D на 100мм. Для корпусов с диаметром D >1800 мм диаметр рубашки принимают на 200 мм больше диаметра аппарата. Расположение рубашки на корпусе аппарата показано на рис 2.13.

2.5. Крышки отъёмные Отъёмные крышки присоединяются к корпусу аппарата с помощью фланцев.

При определении толщины стенки эллиптической крышки используют формулу (2.7).

При расчете плоской крышки определяют толщину в средней части крышки s1 и в месте уплотнения s2 (рис 2.4).

Толщинy плоской крышки в средней части рассчитывают по формуле где K=0,5. Расчетный диаметр DR равен среднему диаметру прокладки Dсп, Толщина крышки в месте установки прокладки s2 = 0.8 • s1.

Наружный диаметр крышки Dкр равен диаметру фланца DФ.

2.6. Фланцевые соединения Фланцевые соединения применяют для разъёмного соединения составных частей корпуса, крышки с корпусом и т.д. На фланцах присоединяют к аппаратам трубы, арматуру. Соединение состоит из двух фланцев, прокладки, которую размещают между уплотнительными поверхностями фланцев (рис. 2.5 а), болтов (шпилек), гаек и шайб. В целях исключения самоотвинчивания гаек под действием приложенных нагрузок применяют пружинные шайбы или контргайки. Фланцевые соединения стандартизованы. По форме уплотнительной поверхности различают следующие типы фланцев:

выступ-впадина, шип-паз (исполнение 1) и с гладкой поверхностью (исполнение 2).

Рис. 2.5. Фланцевое соединение: а – фланцевое соединение корпуса с эллиптической крышкой; б – размеры плоского фланца; в – фланцевое Фланцы плоские приварныес с гладкой уплотнительной поверхностью (рис. 2.5) применяют при р < 2.5 МПа и Размеры таких фланцев для аппаратов выбирают по внутреннему диаметру аппаратa и условному давлению по табл.11. Для герметизации фланцевого соединения применяют прокладки различной конструкции [1].

Плоские неметаллические прокладки (рис 2.5 г) используют для уплотнения гладких поверхностей фланцев. Прокладки из резины применяют в диапазоне температур от -30°С до 100°С и давлении до 0 6 МПа. Паронит выдерживает температуру до 4000С и давление до 2.5 МПа. Асбестовый картон применяют для прокладок при давлении до 1.6 МПа и температуре до 550°С. Фторопласт используют в диапазоне температур от -200СС до +250°С независимо от давления.

Размеры прокладок выбирают по внутреннему диаметру аппарата D и условному давлению ру по табл.12.

Фланцы и прокладки, подобранные по стандартам, в расчёте не нуждаются.

При конструировании аппаратов выполняют проверочный расчёт болтов в соответствии с ОСТ 26-373-82 по следующей методике.

1.Определяют соединение от внутреннего давления РR :

где Dсп средний диаметр прокладки; Dсп = 0,5(Dп + dп), (см. рис 2.5 г и табл.12).

2. Рассчитывают реакцию прокладки где: вп - ширина прокладки; вп = 0,5(Dп –dп); m=1 - для прокладок из резины; m =2.5 - для прокладок из других материалов;

в0 – эффективная ширина прокладки:

3.Определяют болтовую нагрузку при сборке РБ1.

Принимают наибольшее значение из трёх расчетных:

где q=20 МПа - для прокладок из паронита, резины и картона асбестового, q=10 МПа - для прокладок из фторопласта.

4.Проверяют прочность болтов при монтаже по условию 5.Проверяют прочность болтов в период эксплуатации где [ Б ] и [ Б ] - допускаемые напряжения для материала болта при 20°С и при рабочей температуре (табл.13); nБ – количество болтов (табл.11, nБ = z); fБ – площадь поперечного сечения стержня болта.

Болтовая нагрузка в рабочих условиях:

Если условия (2.22) или (2.23) не выполняются, то увеличивают число болтов, но так, чтобы оно оставалось кратным четырём. Болты, винты, гайки и шайбы являются стандартными изделиями, их размеры приведены в табл. 14 - 20.

2.7. Устройства для присоединения трубопроводов Присоединение технологических трубопроводов для подвода и отвода различных жидкостей и газов, а также контрольноизмерительных приборов и предохранительных устройств к аппарату производят с помощью штуцеров. Стальные фланцевые штуцера стандартизованы и представляют собой патрубки, выполненные из труб с приваренными к ним фланцами. Штуцера с плоскими приваренными фланцами имеют гладкую уплотнительную поверхность (рис.2.6), их применяют при Р1,6 МПа и t300°С.

Назначение штуцеров для аппаратов рассмотрено в табл. 21.

Расположение штуцеров на эллиптических и плоских крышках приведено на рис 2.7, 2.8, расположение штуцеров на днищах - на рис. 2.9. Для входа и выхода теплоносителя на рубашке устанавливают два штуцера (K и K1). Их расположение показано на рис.2.13. Диаметры условного прохода штуцеров в зависимости от типа крышки и диаметра корпуса указаны в табл. 22.

Рис. 2.7. Расположение штуцеров на эллиптических Рис.2.8 Расположение штуцеров: а - на эллиптических Размеры штуцеров крышках по диаметру условного прохода D и условному давлению Ру (табл.23). Присоединение штуцеров к элементам корпуса производят с определённым вылетом (см. рис. 2.6. и табл.23).

Рис. 2.9 Расположение штуцеров на днищах 2.8. Опоры аппаратов.

Химические аппараты устанавливают на фундаменты или специальные несущие конструкции с помощью опор. Стандарт предусматривает три типа опор: тип 1 (лапы) - для аппаратов с рубашками и без теплоизоляции; тип 2 (лапы) - для аппаратов с теплоизоляцией; тип 3 (стойки) - для аппаратов с эллиптическими и коническими днищами. Стойки (рис.2.10) служат для установки аппаратов на фундамент. Расположение стоек на днищах показано на рис.2.11. Лапы (рис.2.12) применяют для крепления аппаратов на несущих конструкциях или между перекрытиями.

Лапы размешают на корпусе или рубашке на расстоянии L=(0.35 0.4)D от уплотнительной поверхности фланцев (рис. 2.13).

Стандартные опоры выбирают по требуемой нагрузке с учетом условия Qтабл Qрасч, их не проверяют расчетом.

следующим образом.

1. Задаются количеством опор, z. Лап должно быть не менее двух (z=2;3;4), стоек - не менее трёх (z=3;4).

2. Определяют вес металла, из которого изготовлен аппарат:

где F - внутренняя поверхность корпуса, м, (см. табл. (1-4)); S исполнительная толщина стенок, м; - удельный вес металла, = 78, kH / м 3. Коэффициент 1,1 учитывает: вес фланцев, штуцеров и т.д.

3. Определяют вес металлоконструкций, установленных на крышке аппарата (привод, стойка и т.д.):

4. Рассчитывают вес воды, заполняющей аппарат при гидравлических испытаниях:

где V – внутренний объем аппарата (см. исходные данные); удельный вес воды,. = 10 kH / м 3.

Рис.2.13. Расположение лап и штуцеров с неразъемной сварной рубашкой 5. Определяют максимальную нагрузку на одну опору:

где z - число опор; = 1 (при z =2 и 3); = 2 - при числе опор z = 4.

По табл. 24 или 26 выбирают опоры по условию Qтабл Qрасч.

3. Расчёт и конструирование перемешивающего перемешивающих устройств В большинстве аппаратов химической технологии с целью интенсификации проводимых процессов или непосредственно для перемешивания различных компонентов используются перемешивающие устройства, которые состоят из привода (в качестве приводов перемешивающих устройств в химических аппаратах применяют в большинстве случаев различные типы моноблочных мотор – редукторов 1) и вала 4 с мешалкой 5 (рис. 3.1, 3.2). Моторредуктор установлен на стойке 6, которая крепится к опоре (бобышке) 7, привариваемой к крышке аппарата. В опоре установлено уплотнение 8, предназначенное для герметизации аппарата в месте прохождения вала мешалки через крышку. В качестве опор для консольных валов обычно используются подшипники качения 10, расположенные в стойке 6. Для увеличения виброустойчивости валов применяют также опоры скольжения 12, устанавливаемые обычно в нижней части корпуса аппарата.

Вал 4 мешалки 5 может иметь с тихоходным валом редуктора 2 жесткое или подвижное соединение.

В приводах с жестким соединением валов редуктора и мешалки (рис.3.1) применяют, как правило, продольно-разъемную муфту 2. В качестве одной из опор вала мешалки используется нижняя опора выходного вала редуктора 9.

Второй опорой может быть опора качения 10, установленная в стойке 6 аппарата (рис.3.1 а) или опора скольжения 12, установленная в нижней части корпуса аппарата (рис.3.1 б).

В этих исполнениях вторая (нижняя) опора служит для восприятия радиальных нагрузок. Восприятие осевой нагрузки осуществляется радиально-упорным подшипником мотор - редуктора.

В связи с тем что максимальная осевая сила, которую может выдержать этот подшипник, ограничена, эти схемы используются для аппаратов с избыточным давлением не более 0,6 МПа.

восприятия радиальных нагрузок; восприятие осевой нагрузки В этих исполнениях вторая (нижняя) опора вала служит для Рис.3.1. Жесткое соединение валов редуктора и а - консольный вал мешалки; б – однопролетный вал Привод с подвижным соединением валов мотор – редуктора и мешалки используется в аппаратах, где условное давление достигает 3,2 МПа. В приводе такого типа (рис.3.2) обычно используется упругая втулочно-пальцевая 2 или зубчатая муфта, с помощью которой осуществляется гибкая передача вращающего момента от выходного вала мотор - редуктора к валу мешалки. Вал мешалки устанавливается либо в опорах качения 10, которые закрепляются в стойке привода (рис.3.2 а), либо в качестве верхней опоры используются подшипники качения 10, а нижней опорой является Рис.3.2. Подвижное соединение валов редуктора и мешалки компенсирующей муфтой: а - консольный подшипник скольжения 12 (рис.3.2 б). При этом одна из опор, как правило, нижняя выполняется подвижной и служит для восприятия радиальных нагрузок, а верхняя – неподвижной, она предназначена для восприятия осевых сил.

3.2. Подбор узлов и деталей перемешивающего устройства Выбор типа уплотнения.

Для герметизации аппарата в месте ввода вала в крышку используют сальниковые или торцевые уплотнения.

Сальниковые уплотнения (рис.3.3 а) применяют в аппаратах для переработки нетоксичных взрыво- и пожаробезопасных сред при давлении до 0,6 МПа. Торцевые уплотнения (рис.3.3 б) используют в аппаратах для переработки кислых и щелочных сред при давлении до 2.5МПа. Размеры уплотнения выбирают при выполнении 4-го этапа работы.

Рис.3.3. Уплотнения: а - сальниковое; б - торцевое Выбор типа мотор-редуктора. В качестве приводов могут быть использованы мотор-редукторы типа ВОМ, ВДМ, МПО-1 и МПО-2 (рис 3.4, 3.5). Это агрегаты, в которых конструктивно объединены электродвигатель и редуктор. Исходными данными для выбора мотор-редуктора служат требуемая мощность мешалки Рм и частота ее вращения nм. По табл. 27 выбирают типоразмер моторредуктора по условию Рдв Ртр, nТ = nм, где Рдв – мощность электродвигателя; nТ - частота вращения выходного (тихоходного) вала мотор-редуктора. Требуемую мощность электродвигателя Ртр определяют по условию где Р м - мощность на валу мешалки, кВт; 1 - КПД подшипников, в которых установлен вал (в соответствии с конструктивной схемой подшипникового узла); 2 - КПД механической передачи (редуктора);

3 – КПД, учитывающий потери мощности в уплотнении; 4 - КПД, учитывающий потери в муфте. Значения КПД элементов привода принимают по табл. 28.

Рис. 3.4. Мотор-редукторы: а - МПО1; б МПО Рис. 3.5. Мотор-редукторы: а - ВОМ; б ВДМ В соответствии с выбранным типоразмером мотор-редуктора в табл. 29 - 37 приведены технические данные и основные размеры редукторов и комплектующих электродвигателей.

Выбор типа муфты. Для соединения вала мешалки с валом мотор-редуктора используют продольно-разъёмную, упругую втулочно-пальцевую или зубчатую муфты. С помощью продольноразъёмной и зубчатой муфт возможно соединение валов одинакового диаметра, а с помощью упругой втулочно-пальцевой муфты соединение валов разных диаметров. Тип муфты определяется конструктивной схемой опорного узла вала.

Продольно-разъёмные муфты (рис 3.6, табл.38) изготовляют для диаметров валов от 30 до 125 мм. Корпус с продольным разъёмом состоит из двух полумуфт. На наружные поверхности полумуфты надевают кольца, которые стягивают шпильками и гайками. За счёт конусности наружных поверхностей полумуфты кольцами прижимаются к соединяемым валам. Концы валов обрабатывают под фиксирующее кольцо, состоящее из двух половин, скрепляемых пружинами.

Зубчатая муфта (рис.3.7, табл. 39) состоит из двух втулок 1 с наружными зубьями, закрепленных на концах валов и охватывающих обоймы 2 с внутренними зубьями.

Рис.3.8. Муфта упругая втулочно-пальцевая Втулочно-пальцевая муфта (рис.3.8, табл.40) включает в себя две полумуфты 3 и 4, насаживаемые на концы валов. Полумуфты соединены между собой пальцами 2 с надетыми па них резиновыми втулками 1.

Размеры муфты подбирают по диаметру вала моторредуктора d, и расчётному моменту Тр следующим образом:

1) Определяют угловую скорость вращения вала:

где n - частота вращения мешалки.

2) Вычисляют вращающий момент на валу:

где Р - мощность на валу мешалки кВт;

3) Определяют величину расчётного момента:

где k - коэффициент режима работы, учитывающий условия эксплуатации ( k,= 1.1 - 1.2 для турбинных и трёхлопастных мешалок;

k=1.2 - 1.5 - для рамных и лопастных мешалок);

4) по табл. 38 - 40 выбирают размеры соответствующей муфты.

конуса, выполняемого из чугуна, с тремя опорными поверхностями (рис 3.9). На верхней опорной поверхности монтируют мотор– редуктор, для чего в этой поверхности предусмотрены сквозные отверстия. Средняя поверхность служит для установки подшипникового узла, нижняя опорная поверхность предназначена для соединения стойки с опорой (бобышкой) 7 (см. рис.3.1, 3.2). Для удобства монтажа и демонтажа мотор-редуктора под опорной поверхностью предусмотрены окна размером 50x70 мм. Опора (рис. 3.10) представляет собой бобышку с центральным отверстием размером d для вала и двумя рядами периферийных отверстий с резьбой для крепления стойки и уплотнения. Для установки опоры на эллиптических крышках путём сварки предусмотрено кольцо.

Рис. 3.9. Стойки под редуктор: а – стойка № 1; б – стойки Опоры, устанавливаемые на плоских крышках, таких колец не имеют. Их приваривают непосредственно к крышке аппарата.

Размеры стоек приведены в табл. 41. Следует отметить, что высота стоек Н принимается конструктивно при выполнении этапа 5. В табл.

41 указана ее минимальная высота Н. Размеры опор приведены в табл. 42.

Выбор опор и стоек осуществляют после подбора моторредуктора и определения его габаритных и присоединительных размеров. По диаметру D расположения центров отверстий в опорном фланце Рис. 3.10. Опора привода; а – под стойку №1, (опорной поверхности) мотор–редуктора по табл. 41 выбирают стойку, у которой центры отверстий в верхней опорной поверхности выполнены на том же диаметре D. Опору с помощью болтов (шпилек и гаек) соединяют со стойкой. Поэтому диаметр Dб1 центров отверстий, выполненных на нижней опорной поверхности стойки 3, должен быть согласован с диаметром Dб1 центров отверстий с резьбой в опоре (рис 3.9, 3.10).

В опоре предусмотрено глухое отверстие D2 для установки уплотнения. Геометрические размеры уплотнения подбирают по диаметру D2 и уточняют по диаметру вала d5 на выходе из подшипникового узла, а именно: значение диаметра отверстия в уплотнении d должно быть ближайшим к значению d5 (рис 3.3, 3.11).

Разработка эскизного варианта завершается выполнением на миллиметровке формата А1 чертежа общего вида аппарата в масштабе 1:10 или 1:15 с допускаемыми упрощениями (по ГОСТ 2.109-73). На этом чертеже рекомендуют изобразить главный вид аппарата с приводом и вид сверху. Положение ступицы мешалки на валу определяются расстоянием hм от середины ступицы до днища аппарата. Конструкции мешалок и способы их крепления на валу приведены на рис. 1 – 6 прил.2. Размеры мешалок принимают по табл. 43 – 46 прил.1.

Для корпусов с эллиптическим днищем турбинную и трёхлопастную мешалки располагают на расстоянии hм = dм, рамную и лопастную – на расстоянии hм = 0,1dм.

Для корпусов с коническим днищем трёхлопастную, лопастную и турбинную мешалки располагают на расстоянии hм, равном высоте конической части днища hм = HD, рамную – на расстоянии hм = 0,1dм.

3.3 Последовательность проектирования и расчёта перемешивающего устройства Проектирование и расчет перемешивающего устройства осуществляют в следующей последовательности:

1) выполняют проектный расчет и конструирование вала и подшипникового узла;

2) разрабатывают эскизную компоновку перемешивающего устройства;

3) выполняют проверочный расчет вала;

4) проверяют пригодность подшипников, уточняют конструкцию подшипниковых узлов.

3.4. Проектный расчёт и конструирование вала и подшипникового узла Проектный расчёт вала. Расчёт выполняется по напряжениям кручения. Целью расчёта является определение наименьшего диаметра вала. Исходными данными являются мощность на валу Р (кВт) и частота вращения мешалки n (об/мин).

Рассчитывают угловую скорость вала:

Вычисляют вращающий момент Определяют наименьший диаметр вала:

где Конструкция вала определяется деталями, которые на нём крепятся, конструктивным оформлением подшипниковых узлов и способом соединения вала перемешивающего устройства с валом редуктора.

Для соединения валов применяют разные типы муфт.

Соединение вала редуктора с валом перемешивающего устройства продольно-разъёмной муфтой считают жёстким. Втулочно-пальцевая и зубчатая муфты образуют подвижное соединение валов.

Подшипниковый узел (рис 3.11 – 3.12) состоит из корпуса 1, внутри которого установлен один радиальный или два радиальноупорных подшипника качения 2. Между подшипниками установлена распорная втулка 3 (рис.3.12). Для фиксации вала в осевом направлении предусмотрена круглая шлицевая гайка 4, которая предохраняется от самоотвинчивания стопорной многолапчатой шайбой 5. Корпус закрыт крышками 6, в сквозных отверстиях которых установлены манжетные уплотнения. 7.

вертикального вала с двумя подшипниками качения (рис. 3.12).

стандартной муфтой. Если соединение валов подвижное (с помощью зубчатой или упругой втулочно-пальцевой муфты), то диаметр d1=(0,8...1)d. Длину этого участка вала принимают равной l1(1...1,5)d1 и уточняют по размерам муфты. В случае жесткого соединения валов продольно-разъёмной муфтой, его диаметр d рекомендуют принимать равным диаметру d выходного (тихоходного) вала редуктора.

2. Диаметр вала d2 под уплотнение (в крышке подшипникового узла) берут равным d1+(4...7).мм и округляют до ближайшего стандартного из ряда: 30,32,34,36,38,40,42,45,48,50, 53,56,60,67,67.75.80,85,90,95.100, 105, 110,120. Длина этого участка l определяется конструктивно с учётом размеров верхней крышки:

l2 (в+s) + 10 мм, где в - ширина манжеты, s = 5 - 8 мм - толщина крышки в месте установки манжеты. Размеры манжетных уплотнений выбирают по диаметру вала d2 (табл. 47). Остальные размеры крышки – см. стр.40.

гайку d3 = d2 + (2…4) мм должен быть согласован с размером резьбы в гайке (табл.17, прил.1). Длина данного участка l3(Н+S) + 5мм.

Толщина шайбы S – табл.2.18, прил.1.

4. Следующий участок вала предназначен для посадки подшипника. Его диаметр d4 > d3 должен быть согласован с диаметром отверстия внутреннего кольца подшипника. На стадии эскизного проекта первоначально принимают шариковые радиально-упорные подшипники лёгкой серии (рис 3.13, табл. 49, ширина подшипника.

5. Между подшипниками качения устанавливают распорную втулку, внутренний диаметр которой равен диаметру d4. Наружный диаметр втулки dвт = d4 + (6…8) мм. Длина lвт2D, где D - диаметр наружного кольца подшипника (табл.49, прил.1). Для удобства монтажа диаметр вала под втулкой принимают на 4 - 5 мм меньше значения d4.

Рис. 3.12. Конструкция подшипникового узла с двумя радиально-упорными подшипниками увеличивают: d5 dвт. Длина l5 этого участка вала принимается конструктивно, аналогично l2, с учётом размеров нижней крышки подшипникового узла l5(в+s) + 10 мм. Размеры манжеты выбирают по табл. 47 прил.1 в зависимости от диаметра d5. Размеры крышки см. пункт 2.

Рис.3.13.Подшипники качения: а – шариковый 7. Диаметр d6 следующего участка вала необходимо согласовать с диаметром отверстия в сальниковом или торцевом уплотнении (табл. 51,52 прил.1).

8. Участок вала d7 в месте посадки мешалки принимают равным диаметру отверстия в ступице мешалки dст (табл.43 – прил.1, рис.5 – 6 прил.2).

Порядок конструирования консольного вала с одним радиальным шариковым подшипником качения (рис.3.1 б) аналогичен рассмотренному.

При конструировании однопролетного вала (см. рис.3.1 б, 3.2 б) диаметр посадочного участка вала должен соответствовать размеру d1 в концевой опоре скольжения (рис 3.17, табл. 53 прил.1).

Конструирование корпуса и крышек подшипникового узла.

После определения геометрических размеров ступеней вала определяют размеры деталей, входящих в подшипниковый узел (рис 3.11 и 3.12).

Толщину стенки корпуса подшипникового узла s принимают равной 10-12 мм. Диаметр резьбы винтов dв для крепления крышек к корпусу и их число z назначают в зависимости от наружного диаметра подшипника D:

Размеры винтов приведены в табл. 15 прил.1. Наружный диаметр крышки Dк D + 4dв. Диаметр центров отверстий под винты Dв D + 2dв. Толщина крышки в месте установки винтов = 810 мм.

Толщина крышки в месте установки манжеты 0 = 58 мм.

Остальные размеры крышек (рис.3.14) зависят от размеров манжеты, размер l принимается конструктивно.

В конструкции, представленной на рис.3.12, для удобства монтажа подшипников часть внутренней поверхности корпуса (между торцами подшипников) выполняют на 2 мм больше, чем диаметр подшипника D, длина этой части корпуса равна длине распорной втулки. К корпусу приварен фланец толщиной = 10 мм с отверстиями d=1,1 dв для крепления подшипникового узла в стойке привода.

3.5. Разработка эскизного проекта перемешивающего устройства.

Эскизную компоновку выполняют масштабе 1:1 на миллиметровой бумаге формата А2 или А1. Для получения представления о конструкции и размерах деталей перемешивающего устройства достаточно одной проекции.

Последовательность выполнения эскизного проекта:

1. Провести осевую линию в середине короткой стороны листа.

2. В верхней части листа вычертить верхнюю опорную поверхность стойки. Определить положение верхнего торца выбранной муфты. Для этого от верхней опорной поверхности выбранного мотор–редуктора).

3. От полученной линии отложить вниз отрезок, равный длине выбранной муфты L (Н). Последняя линия будет являться торцом участка вала d2.

4. Отступив вниз примерно на 10 мм, провести линию, определяющую положение верхней крышки подшипникового узла.

Следующая линия определяет толщину крышки в месте установки манжетного уплотнения, и вычертить «карман» для манжеты по размерам, приведенным в табл.47 прил.1.

5. Между внутренней поверхностью крышки и торцом участка вала диаметром d3 оставить примерно 10 мм.

6. Вычертить контуры круглой шлицевой гайки и стопорной шайбы.

7. Вычертить по контуру верхний подшипник. Отложить от его нижнего торца расстояние, равное длине распорной втулки lвт, и вычертить контуры нижнего подшипника. Для схемы с одним подшипником качения в стойке перейти к пункту 8.

8. От торца нижнего подшипника отложить примерно 5-7 мм.

Этим определяется положение внутренний поверхности нижней крышки.

9. Вычертить контуры нижней крышки и участка вала диаметром d5.

10. От наружной поверхности нижней крышки отложить примерно 20 мм. Этим определяется положение сальникового или торцового уплотнения.

11. Вычертить контуры выбранного уплотнения, крышки (дочертить) и корпуса подшипникового узла. Уплотнение и стойку закрепить на опоре привода.

3.6. Проверочный расчёт вала перемешивающих устройств являются виброустойчивостъ и прочность.

Прежде чем приступить к расчёту вала, необходимо выбрать расчётную схему и определить длину расчётных участков вала.

Выбор расчётной схемы. Каждому конструктивному решению крепления вала соответствует своя расчетная схема.

мешалки (продольно-разъёмной муфтой). Если при этом вал опирается на один радиальный подшипник качения, установленный в стойке аппарата (рис.3.1 а), то такому конструктивному решению соответствует расчётная схема (рис.7 прил.2). Если опорой вала служит подшипник скольжения, установленный на днище аппарата (рис.3.1 б), данному конструктивному решению соответствует расчётная схема 2 (рис.8 прил.2).

2. Подвижное соединение валов (втулочно-пальцевой или зубчатой муфтой). Если опорами вала является два радиальноупорных подшипника качения (рис.3.2 а), такому решению соответствует расчётная схема 3 (рис.9 прил.2). Если верхней опорой является радиально-упорный подшипник качения, размещенный в стойке, а второй - подшипник скольжения, установленный на днище аппарата (рис.3.2 б), то данному решению соответствует расчетная схема 4 (рис10 прил.2).

Расчёт на виброустойчивость. Расчет осуществляют в следующей последовательности:

1. Определить массу единицы длины вала:

где =7,85 10 3 кг/м3 - плотность материала вала; d (d6) - диаметр вала в месте уплотнения, м.

2. Вычислить момент инерции поперечного сечения вала:

Определить значение коэффициентов:

где Мм - масса мешалки, кг (табл.43 – 46 прил.1), l1, L – значения длин соответствующих участков вала, м (по расчетной схеме и компоновке или чертежу).

4. В соответствии с выбранной расчётной схемой определить коэффициент (рис. 7 – 10 прил.2).

5. Определить критическую скорость вала :

где Е = 2 • 1011 - модуль продольной упругости вала.

Проверить выполнение условия Если условие (3.5) не выполняется, то необходимо увеличить диаметр вала d6 в месте установки уплотнения (см. табл. 51 – прил.1) и повторить расчет. При этом надо учесть, что эта мера приведёт к изменению размеров всех ступеней вала и деталей, расположенных на нём.

Расчёт на прочность. Расчёт предусматривает определение эквивалентных напряжений вала в опасных сечениях (в местах с наибольшим изгибающим моментом). Выбор таких сечений выполняют после построения эпюр изгибающих и крутящих моментов.

Изгиб вала происходит под действием инерционных сил, возникающих вследствие несбалансированности масс мешалки и вала.

Последовательность расчёта:

перемешивающего устройства:

где Dмеш - диаметр мешалки, м.

2. Определить значение приведённой массы мешалки и вала где q - коэффициент приведения распределённой массы вала к сосредоточенной массе мешалки.

приведенной массы мешалки и вала:

4. Определить центробежную силу:

где Мпр - приведённая масса мешалки и вала, кг; r - радиус вращения центра тяжести приведённой массы, м.

5. В соответствии с выбранной расчетной схемой вала определить радиальные реакции в опорах.

6. Построить эпюры изгибающих и крутящих моментов и определить величины изгибающих моментов в опасном сечении вала.

Для 1-й расчётной схемы опасным является сечение под подшипником, для 2-й и 4-й - сечение в месте посадки мешалки, для 3-й схемы – сечение под нижним подшипником.

кручения в опасном сечении:

выполнение условия где 1 - предел выносливости материала вала 1 (0,4 0,5) в.

Значение предела прочности в берут из табл. 54 прил.1. S min минимальный запас прочности вала (ориентировочно S min= 2); К коэффициент концентрации напряжений, который для 1-й и 3-й схем:

К= 1,2 - 1,5 (опасное сечении под подшипником), а для 2-й и 4-й схем: К = 1,5 - 2 (опасное сечение под мешалкой ослаблено шпоночным пазом).

3.7.Проверочный расчёт шпонок Призматические шпонки проверяют на смятие. Проверке подлежат две шпонки - в месте посадки полумуфты и в месте установки мешалки.

Условие прочности:

где d - диаметр вала в месте установки шпонки; 1р = (1 – в) рабочая длина шпонки со скругленными торцами в мм (1-полная длина шпонки); в,h,t - стандартные размеры (табл.55 прил.1, рис. 3.15);

[см] = 80 - 150 н/мм2 - допускаемое напряжение на смятие.

3.8.Проверка пригодности подшипников Пригодность подшипников качения определяется сопоставлением расчётной динамической грузоподъемности Ср с базовой (табличной ) С.

Расчёт динамической грузоподъёмности производится по формуле где Lh срок службы (ресурс) узла; Lh = 10 • 10 20 • 10 ч; п - число оборотов вала в минуту; РЕ - эквивалентная динамическая нагрузка ;

m =3 (для шарикоподшипников).

Определение сил, нагружающих подшипники. Радиальные нагрузки Fr на подшипники равны радиальным реакциям RA, RB (см.

расчет вала на прочность).

Осевые нагрузки. При установке вала в шариковых радиальных подшипниках осевая сила Fa, нагружающая подшипник, равна внешней осевой силе F A, действующей на вал:

где Р - давление в аппарате; G - вес вала и мешалки; dрас - расчётный диаметр вала в уплотнении, установленном на крышке аппарата (d6); dрас =d+5 мм.

При размещении вала в радиально-упорных подшипниках осевые силы Fa, нагружающие подшипники, находят с учётом осевых = 0,83 e Fr ; где Fr - реакция наиболее нагруженной опоры (RA или RВ); е - коэффициент осевого нагружения подшипника (табл.50).

Последовательность расчёта.

1. Для выбранного подшипника (см. конструирование вала и подшипникового узла) выписывают значения динамической С и статической грузоподъёмности С0, (табл.48,49 прил.1)3.22, 3.23).

2. По отношению FА/ С0, (табл.50 прил.1) выписывают значения коэффициента осевого нагружения е.

3. Определяют осевые составляющие.

4. Определяют осевую результирующую нагрузку на подшипники в соответствии с условиями нагружения:

5 Сравнивают отношение FA /(V Fr) с коэффициентом е и принимают значения коэффициентов x и у: при FA /(V Fr) < е: х = 1, у = 0; при FA /(V Fr ) > e - по табл. 51 прил.1.

6. Вычисляют эквивалентную динамическую нагрузку:

где V - коэффициент вращения; V = l при вращении внутреннего кольца подшипника; коэффициент безопасности kб =1,1 - 1, (меньшее значение принимают для односменной работы, большее для круглосуточной), значение температурного коэффициента kТ принимают в зависимости от рабочей температуры подшипника: kТ = (при t 100°С); kТ = 1.05 (при t = 100 - 125°С).

При установке вала в двух подшипниках качения эквивалентную нагрузку РЕ рассчитывают для обеих опор и определяют наиболее нагруженную, для которой и рассчитывают динамическую грузоподъёмность.

7. По формуле (3.14) определяют грузоподъёмность Ср и сравнивают её с табличным значением.

Если Cp < С, то подшипник пригоден. Если данное условие не выполняется, необходимо применить подшипник другой серии (с большей грузоподъемностью). При этом надо учесть, что увеличение диаметра наружного кольца подшипника приведёт к изменению размеров корпуса и крышек подшипникового узла.

Если второй опорой является подшипник скольжения (рис.3.16), то его пригодность проверяют по условиям:

где р - среднее давление в подшипнике, Fr - радиальная нагрузка на подшипник скольжения (радиальная реакция в подшипнике скольжения RБ); d – диаметр вала под подшипником скольжения, l d n длина подшипника; V - скорость скольжения; V = м/с.

Условие (3.17) отражает требования к износостойкости подшипника, условие (3.18) ограничивает нагрев трущихся поверхностей. Для работы в агрессивных средах вкладыши изготавливают из графита, Выполнение графической части проекта. Графическая часть проекта состоит из сборочных чертежей: общего вида аппарата с перемешивающим устройством и приводом (рис.11 прил.2) и отдельных узлов – привода (рис.12 прил.2), корпуса аппарата, крышки аппарата (по указанию преподавателя). Каждый сборочный чертеж сопровождается спецификацией. Примеры спецификаций приведены в прил. 2 (рис.13-15). Требования к графической части и расчетнопояснительной записке изложены в литературе [4].

Библиографический список 1. Тимонин А.С. Основы конструирования и расчета химикотехнологического и природоохранного оборудования.

Справочник в 3 т./ Тимонин А.С. – Калуга, 2002.

2. Лащинский А.А. Конструирование сварных химических аппаратов. Справочник. - Л.: Машиностроение,1981.

3. Иванов М.Н. Детали машин. - М.: Высшая школа, 2000.

4. Попова Г.Н., Алексеев С.Ю. Машиностроительное черчение:

5. Задания и требования, предъявляемые к курсовому проекту по прикладной механике; метод. указания, /Ю.Л.Шкляр, Э.Н.

Островская, В.С. Чураков/ Казан. гос. технол. ин-т; Казань, 1988.

Оглавление Введение

1.Общие сведения

1.1.Назначение и характеристики аппаратов

1.2.Конструкция химического аппарата

1.3.Выбор материалов для изготовления деталей аппарата............... 1.4. Последовательность выполнения проекта

2. Подбор и расчет элементов корпуса аппарата

2.1. Выбор размеров корпуса аппарата

2.2. Цилиндрические обечайки

2.3. Днища и крышки аппаратов приварные

2.4. Расчет элементов рубашки

2.5. Крышки отъёмные

2.6. Фланцевые соединения

2.7. Устройства для присоединения трубопроводов

2.8. Опоры аппаратов

3. Расчёт и конструирование перемешивающего устройства.. 3.1.Конструктивные схемы крепления валов перемешивающих устройств

3.2. Подбор узлов и деталей перемешивающего устройства.............. 3.3 Последовательность проектирования и расчёта перемешивающего устройства

3.4. Проектный расчёт и конструирование вала и подшипникового узла

3.5. Разработка эскизного проекта перемешивающего устройства.. 3.6. Проверочный расчёт вала

3.7.Проверочный расчёт шпонок

3.8.Проверка пригодности подшипников

Библиографический список

Основные размеры корпуса типа ВЭЭ ГОСТ 9931-82 (рис.2.1 а) объем диаметр цилиндр. поверх. объем диаметр цилиндр. поверх.

Основные размеры корпуса типа ВЭП ГОСТ 9931- Внутренний Внутренний Длина Внутр.

Основные размеры корпуса типа ВКЭ. ГОСТ 9931-82 (рис.2.1 в) Основные размеры корпуса типа ВКП. ГОСТ 9931- объем диаметр цилиндрической поверхность Размеры эллиптических отбортованных днищ с внутренними базовыми диаметрами ГОСТ 6533-82 (рис.2.3 а) Внутренний Толщина стенки Высота Высота Примечание. Днища с диаметром, заключенным в скобки, допускается принимать для рубашек аппаратов. Пример условного обозначения днища D=1000 мм и S=10 мм: днище 1000ГОСТ 6533-82.

Размеры конических отбортованных днищ с внутренними базовыми диаметрами. ГОСТ 12610-82 (рис.2.3 б).

Наименование

Н Н Н В В В Х Х В

В В В В В В Х Х Х

Х В В В В В О Х Х

Х В В В В В В Х Х

Х Х Х В В В В Х Х

Н В В В В В В

Н В В В Х В Х

Н Н Н В Х В Н Х Н

Н Н Н Н В В В В В

Н Н Н Н Н Н В Н Н

В В В В В В В В В

О В В В В В В

Условное обозначение стойкости:

Наименование

Н Н Н В В В Х Х В

В В В В В В Х Х Х

Х В В В В В О Х Х

Х В В В В В В Х Х

Х Х Х В В В В Х Х

Н В В В В В В

Н В В В Х В Х

Н Н Н В Х В Н Х Н

Н Н Н Н В В В В В

Н Н Н Н Н Н В Н Н

В В В В В В В В В

О В В В В В В

Условное обозначение стойкости:

Нормативные допускаемые напряжения t C BСт3 35ХМ Х5М Х18Н10Т 08Х17Н13М2Т Расчетные значения модуля упругости Е 10, МПа Углеродистая 1,99 1,91 1,86 1,81 1,71 1,55 - Легированная 2 2 1,99 1,97 1,91 1,81 1,68 1, град. 0,01 0,02 0,03 0,04 0,06 0,08 0,1 0,15 0,2 0,3 0,4 0, Фланцы для аппаратов стальные плоские приварные, исполнение (с гладкой уплотнительной поверхностью, ОСТ 26-426-82, рис.2.5 б) Примечание. Пример условного обозначения фланца исполнения диаметром D=1200 мм, на Ру=0,6 МПа: Фланец 1-1200-6 ОСТ 26Таблица Прокладки из неметаллических материалов для стандартных фланцевых соединений стальных аппаратов ОСТ 26-430- Dп для прокладок dп для прокладок dп для прокладок Примечания: 1.Материал прокладок: паронит- ГОСТ 481-71; резинаГОСТ7338-77; картон асбестовый – ГОСТ2850-75; фторопласт – ГОСТ10007Прокладки исполнения 1 – для фланцев с уплотнительной поверхностью «выступ-впадина» и «шип-паз»; исполнение 2 – для фланцев с гладкой уплотнительной поверхностью. 3.Толщина прокладок из паронита, картона и фторопласта h=2 мм; из резины - h=3 мм.

Пример условного обозначения прокладки исполнения 1 для фланца к аппарату D=1000 мм, на Ру=1,6 МПа: Прокладка 1-1000-16 ОСТ 26-430-79.

Болты с шестигранной головкой класса точности В (нормальной точности), ГОСТ 7795-70 (СТ СЭВ 4728-84) Примечание. Длину болта l1 и длину его нарезанной части b принимать из ряда: 10,12,14,16,18, 20,22,25,28, 30,32,35,38,40, 45,50,55,60,65,70,75,80,85,90,95,100,105110,115,120.

условного обозначения: болт класса точности В с диаметром резьбы d=12 мм, с мелким шагом резьбы 1,25 мм, с полем допуска 6g и длиной болта 60мм: Болт М12*1,25 — 6g*60 ГОСТ 7798-70.

Винты крепежные с цилиндрической головкой классов точности А и В по ГОСТ 1491—80* (СТ СЭВ 2653—80) мм Винт класса точности В, ГОСТ 1491 — 80.

Номинальн. Шаг Длина Примечание. Пример условного обозначения: винт класса точности В с диаметром резьбы d= 8 мм, с полем допуска 8g:

Гайки шестигранные класса точности В: нормальные по ГОСТ 5915-70 и низкие - по ГОСТ 5916- резьбы d Примечание. Пример условного обозначения: гайка исполнения 1 по ГОСТ 5915-70, с диаметром резьбы d=12 мм, с крупным шагом, с полем допуска 6Н – Гайка М12 -6Н ГОСТ 5915- Гайки круглые шлицевые, по ГОСТ 11871- Примечание. Пример условного обозначения гайки с диаметром резьбы 64 мм: Гайка М64х ГОСТ 11871-80.

Шайбы стопорные многолапчатые, мм, по ГОСТ 11872- Примечание. Пример обозначения шайбы для гайки круглой шлицевой с резьбой М64х2 – Шайба 64 ГОСТ 11872-80.

Шайбы пружинные по ГОСТ 6402- диаметр резьбы Шайбы обычные нормальные по ГОСТ113- диаметр резьбы Обозначение штуцеров Назначение Диаметры условного прохода и установочные размеры штуцеров Размеры штуцеров с плоскими стальными приварными Фланцами, мм, (ОСТ 26-1404-76) ( рис. 2.6) Примечание: диаметр резьбы болтов (шпилек) при Пример условного обозначения штуцера с Dy=50 мм на Ру=1,0МПа, Н=155 мм, из стали ВСт3сп4:

штуцер 50-1,6 – 155 – ВСт3сп4, ОСТ 26-1404-76.

Опоры (стойки) для вертикальных аппаратов 160 300 390 340 480 60 200 875 35 24 25 115 42 Примечание. Размеры в1 и к1 в опорах конических днищ - справочные.

Пример условного обозначения (стойки – тип3) с допускаемой нагрузкой Q=63 kH: опора 3-6300 ОСТ 26-665-79.

Расположение фундаментных болтов в плане для вертикальных аппаратов с опорами – стойками, Примечание. Величина зазора между аппаратом и подпорной рамой 1 – не более fmax. Пример условного обозначения опоры типа 1 с допускаемой нагрузкой Q=25 kH : опора 1-2500 ОСТ 26-1404-76.

Частот тихох.

об/мин Значения КПД элементов передач Наименование элементов Значения КПД Зубчатая, втулочно-пальцевая 0, Основные размеры редукторов типа ВО, мм, (рис.3.5 а) редуктора Технические данные мотор-редукторов ВДМ Типо- Число оборотов Мощность Передат. Типоразмер Основные размеры редукторов типа ВД, мм, (рис.3.5 б) Размер Технические данные мотор-редукторов МПО Основные размеры редукторов типа ПО1, мм, (рис.3.4 а) редуктора ПО1-15 375 330 420 100 235 1200 463 Технические данные мотор-редукторов МПО Число оборотов Мощность Передат. Типоразмер Основные размеры редукторов типа ПО2, мм, (рис.3.4 б) редуктора Габаритные размеры двигателей серии 4А, мм, Основные размеры продольно-разъемных муфт.

Примечание. Пример условного обозначения муфты с крутящим моментом Т=630 Н*м, диаметром вала d =50 мм: муфта продольно-разъемная 630-50, ОСТ 26-01-1227-75.

Основные размеры зубчатых муфт. ГОСТ 5006-55, Примечание. Пример условного обозначения муфты с крутящим моментом Т=710 Н*м, диаметром вала d =40 мм:муфта зубчатая 710-40, ГОСТ 5006-55.

Основные размеры упругих втулочно-пальцевых муфт.

45,50,55,56 710 95 190 226 100 Примечание. Пример условного обозначения муфты с диаметром вала d =50 мм: МУВП-50, ГОСТ 21424-75.

Размеры стойки под редуктор, мм, (рис.3.9) стойки Размеры опоры под стойки, мм, (рис.3.10) опоры Размеры трехлопастных мешалок, мм.

ОСТ 26-01-1245-83 (рис.1 прил.2) Примечание. Пример условного обозначения трехлопастной мешалки (тип1), неразъемной (исполнение1) с диаметром dм =560 мм: мешалка 1.1-560 ОСТ 26-01-1245-83.

Размеры лопастных мешалок, мм. ОСТ 26-01-1245-83 (рис.3 прил.2) Примечание. Пример условного обозначения лопастной мешалки (исп. 2) с диаметром dм =1250 мм: мешалка 3.2 – ОСТ 26-01-1245- Размеры турбинных мешалок, мм. ОСТ 26-01-1245-83 (рис. 2 прил.2) Примечание. Пример условного обозначения турбинной открытой мешалки (тип1), разъемной (исполнение2) с диаметром dм =1000 мм: мешалка 6.2-1000 ОСТ 26-01-1245-83.

Размеры рамных мешалок, мм. ОСТ 26-01-1245-83 (рис.4, прил.2) Примечание. Пример условного обозначения рамной разъемной мешалки с диаметром Dм=1250 мм: мешалка 9.2-1250 ОСТ 26-01-1245-83.

Резиновые армированные манжеты для валов по ГОСТ 8752-79.

Диаметр Dупл в Диаметр Dупл в Диаметр Dупл в Примечание. Пример обозначения манжеты для вала диаметром d=50 мм с наружным диаметром Dупл =70 мм: манжета 50х ГОСТ 8752-79.

Шарикоподшипники радиальные однорядные Условное Размеры, мм Грузоподъемность обозначение подшипника Шарикоподшипники радиально-упорные однорядные, Условное Размеры, мм Грузоподъемность, кН 36320 46320 100 Коэффициенты х и у для однорядных радиальных и радиально-упорных шариковых подшипников Примечания: 1. При интерполяцией.

Размеры торцовых уплотнений, мм. ОСТ 26-01-1243- Примечание. Пример условного обозначения уплотнения для вала диаметром 40 мм на давление 1,6 Мпа:

Уплотнение УТ 40-16 ОСТ 26-01-1243-81.

Размеры сальниковых уплотнений, мм.

11А- Примечание. Пример условного обозначения уплотнения для вала диаметром 40 мм: сальник 1А40 ОСТ26-01-1247-81.

Основные размеры концевой опоры скольжения, мм.

Примечание. Пример условного обозначения опоры скольжения вала диаметром d=65 мм – Опора 65 ОСТ 26-01-56-83.

Шпонки призматические, мм, СТ СЭВ 189-75 (рис.3.15) Диаметр вала Сечение шпонки Глубина паза Длина Примечания: 1. Длины призматических шпонок выбирают из следующего ряда: 10,12, 14;16;18;20;22;25;28;32;36;40;45; 50;

56;63;70;80;90;100; 110;125;140; 160;180;200;220;250.

2. Пример условного обозначения шпонки с размерами в=18 мм, h=11 мм,l=110 мм: шпонка 18х11х110, СТ СЭВ 189-75.

Приложение 2.

Типы мешалок Рис. 1. Трехлопастная мешалка Рис.2. Турбинные мешалки:

а – разъемная; б - неразъемная Рис.3. Лопастная мешалка:

а – исполнение 1; б - исполнение Рис. 4. Рамные мешалки Рис. 5. Соединение вал - ступица мешалки:

а - с разъемной ступицей; б – с неразъемной ступицей Графики зависимости коэффициента от параметров Рис. 10. Значения коэффициента к расчетной схеме крепления вала № Рис. 11. Аппарат с мешалкой. Общий вид Рис.12. Привод вала с мешалкой Рис.13. Спецификация к рис. Рис.14. Спецификация к рис. Рис.15. Окончание спецификации к рис. Федеральное агентство по образованию РФ Казанский государственный технологический университет Кафедра деталей машин (теории машин и механизмов) Пояснительная записка к курсовому проекту по деталям машин Разработал студент группы _ Иванов В.В.

Рис.16. Образец титульного листа