Определение размеров мешалки

Размеры трехлопастных мешалок [1.,стр.92,табл.43-46]:

dм	d1	d3	h	B	s	Масса, кг
630	60	100	110	126	8	13,6

      Положение ступицы мешалки на валу определяется расстоянием h_м от середины ступицы до днища аппарата. Для корпусов с эллиптическими днищами рамную мешалку располагают на расстоянии h_м , равном диаметру мешалки.

 

 

Проектный расчет вала

Расчет выполняется по напряжениям кручения. Целью расчета является определение наименьшего диаметра вала. Исходными данными являются мощность на валу и частота вращения мешалки.

 

Угловая скорость вала: , где n-частота вращения мешалки.

 

 

 

 

Вращающий момент на валу:

 

,

где Р - мощность на валу мешалки, кВт.

 

 

Наименьший диаметр вала:

.

Здесь .

Конструирование вала и подшипникового узла

1.  d₁=(0,8…1) ∙ d = 30 мм, .

2.  d₂=d₁+(4…7)мм, d₂=d₁+6=36 мм

Размеры манжет выбирают по диаметру вала d₂[1.,стр.97,табл.47]:

Диаметр вала d	Dупл	В
36	55	10

      Толщина крышки S в месте установки манжеты S=5 мм.

3.  d₃=d₂+(2…4)мм, d₃=d₂+4=36+3=39 мм.

Размеры гайки[1.,стр.72,табл.17]:

Резьба d	D	D1	Н	в	H	С
М39×1,5	60	48	10	6	3	1

 

Размеры шайбы стопорной многолапчатой [1.,стр.55,табл.4.3]:

Резьба d	d1	D	D1	l	В	H	S
М39×1,5	39,5	62	48	36	5,8	5	1,6

4.  d₄>d₃, d₄=40 мм,

Размеры шарикоподшипников радиально-упорных однорядных [1.,стр.98,табл.49]:

Условное обозначение		Размеры, мм			Грузоподъемность, кН
					Динамическая Сr		Статическая С0
α = 12˚	α = 26˚	D	D	B	α = 12˚	α = 26˚	α = 12˚	α = 26˚
36208	46208	40	80	18	38,9	36,8	23,2	21,3

 

d_вт=d₄+(6…8)мм=40+8=48мм

l_вт=2D=160мм

5. d₅ = d_вт

Размеры манжет выбирают по диаметру вала d₅ [1.,стр.95,табл.47]:

Диаметр вала d	Dупл	в
48	70	10

6. d₆ =65мм

7. d₇=d_ст=45мм.

 

Конструирование корпуса и крышек подшипникового узла

 

Толщина стенки корпуса . Диаметр d_в и число винтов z для крепления крышек к корпусу назначают в зависимости от диаметра отверстия под подшипник (равного наружному диаметру подшипника):

Таблица 21.

D, мм	dв	Z
80-90	M8	4

 

Наружный диаметр крышки . Диаметр центров отверстий под винты . Толщина крышки в месте установки винтов .

 

Таблица 22. Размеры винтов с цилиндрической головкой ГОСТ 1491-80:

d	D	K	L	l 0
8	13	5	12-80	l 0 = l при l ≤30 l 0 =26 при l ≥35

Рис.13. Крышка подшипникового узла.

 

Проверочный расчет вала

 

Основными критериями работоспособности валов перемешивающих устройств является виброустойчивость и прочность.

 

Выбор расчетной схемы

Выбираем подвижное соединение валов мотор-редуктора и мешалки втулочно-пальцевой муфтой. Т.к. при этом вал опирается на два радиально-упорных подшипника качения, установленных в стойке привода, то такому конструктивному решению соответствует расчетная схема 3.

 

Определение длины расчетных участков для схемы 3

Длина вала определяется от середины верхнего подшипника до середины ступицы мешалки. Длина -длина участка вала от середины ступицы мешалки до середины нижнего подшипника. -расстояние от середины нижнего подшипника до середины верхнего подшипника. =330мм, =1590 мм.

Расчет на виброустойчивость

1. Масса единицы длины вала: , где -плотность материала вала, d-диаметр вала в месте установки уплотнительного устройства, м.

2. Момент инерции поперечного сечения вала ,

3. Коэффициенты: , , где М_м – масса мешалки, кг; , L-значение длины соответствующих участков вала в метрах. 9-,

 

4. Определим коэффициент  Критическая скорость вала , где -модуль продольной упругости вала.

5. Проверка выполнения условия , <

 

Расчет на прочность

1. Эксцентриситет центра массы перемешивающего устройства , где -диаметр мешалки, м.  м.

2. Приведенная масса мешалки и вала , где -коэффициент приведения распределенной массы вала к сосредоточенной массе мешалки. Для расчетной схемы 3

,

3.

4. Центробежная сила , где - радиус вращения центра тяжести приведенной массы.

5. Радиальные реакции в опорах , , ,

6. Построим эпюры изгибающих и крутящих моментов и определим величины изгибающих моментов в опасном сечении вала.

1 участок:

 

 

2 участок:

 

 

Для расчетной схемы 3 опасным является сечение под опорой B.

7. Напряжение изгиба  и кручение  в опасном сечении:

 

,

 

8. Расчет эквивалентного напряжения и проверка условия: . Значение допускаемого напряжения рассчитывается по формуле: , где -коэффициент концентрации напряжения, -минимальный запас прочности вала (ориентировочно =2), -предел выносливости материала.  . Для 3 расчетной схемы в сечении с подшипником =1,5-2. Для ВСт3

 

Проверочный расчет шпонок

Призматические шпонки проверяют на смятие. Проверке подлежат 3 шпонки- в месте посадки полумуфты и в месте посадки мешалки. Условие прочности , где d-диаметр вала в месте установки шпонки, -рабочая длина шпонки со скругленными торцами, мм, =80-150 Н/мм²-допускаемое напряжение на смятие, -стандартные размеры.

 

Таблица 23. Шпонки призматические, мм, ГОСТ 23360-78.

Диаметр вала d	Сечение шпонки		Фаска	Глубина паза		Длина l
	в	h		t1	t2
40	12	8	0,4-0,6	5	3,3	36-160
45	14	9	0,4-0,6	5,5	3,8

Рис.15. Шпонка призматическая.

 

Выберем длину двух шпонок 80 мм, а третьей 60мм:

1. при диаметре вала 40 мм:

 

 

2. при диаметре вала 45 мм: