Аппарат с механическим перемешивающим устройством

АППАРАТ С МЕХАНИЧЕСКИМ ПЕРЕМЕШИВАЮЩИМ УСТРОЙСТВОМ

Расчетно-пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине

«Конструирование и расчет     элементов оборудования»

КиРЭО 0202.170600.044 КП

 

 

Нормоконтролер ___________ Родный М.В. «____»___________ 2012г.

Работу выполнила студентка группы МП-40 __________ Е.Д. Шилина         «____»___________ 2012г.

 

 

2012

1. Подбор и расчет корпусных элементов аппарата и рубашки

1.1. Объем аппарата

1.1.1. Объем, занимаемый жидкостью:

Q – производительность аппарата;

t – время пребывания жидкости в аппарате;

1.1.2. Полный объем:

А – коэффициент заполнения аппарата;

По объему и заданному внутреннему диаметру выбираем стандартный корпус:

Рис. 1.1 – Схема аппарата

 

Принимаем аппарат первого исполнения, т.е. крышка и днище приварены к корпусу.

Уточняем значение коэффициента заполнения аппарата рабочей средой для данного объема:

Подбор эллиптической крышки

 

Таблица 1.1 Параметры эллиптической крышки

 

1600	6	400	25	2,90	0,5864
	8 – 16		40	2,98	0,6166
	18 – 36		60	3,08	0,6568
	38 – 60		80	3,18	0,6970
	65 – 100		100	3,28	0,7372

 

Выбираем эллиптическую крышку:

Рис. 1.2 – Эллиптическая крышка

Условное обозначение днища:

Днище 1600-12 ГОСТ 6533-78

 

Подбор конического днища

 

Таблица 1.2 Параметры конического днища

 

1600	6, 8	50	1439	4,53	1,072
	10	60		4,58	1,092
	12, 14	70		4,63	1,112
	16, 18	80		4,68	1,132
	20 – 25	100		4,78	1,173

Выбираем коническое днище:

Рис. 1.3 – Коническое днище

Условное обозначение днища:

Днище 60-1600-12 ГОСТ 6533-89

 

Объем жидкости в цилиндрической обечайке

Уровень жидкости в цилиндрической обечайке

 

Объем цилиндрической части

Длина цилиндрической части:

     При проектировании аппарата будем учитывать, что объем жидкости в цилиндрической обечайке занимает часть крышки, т. к. больше объема цилиндрической части.

 

Подбор рубашки

1.8.1. Расчетное давлении в рубашке:

 

Таблица 1.3 Основные данные рубашки

 

1600	1700	3,20	6,9	1817	450
		4,00	8,7	2167	800
		5,00	11,8	2767	1400

 

Рубашка: тип – 3, с коническим днищем и углом при вершине конуса

 

Условное обозначение рубашки:

Рубашка 1700-2167-7,5-О ОСТ 26-01-985-74

Рис. 1.4 – Рубашка

    Размер толщины обечайки s и днища s₂:

  

 

Подбор и расчет штуцеров и люка

2.1. Расчетный диаметр штуцеров: входа и выхода продукта; сливного и резервного

W – скорость движения жидкости в штуцере, ;

Примем

Штуцер для входа и выхода теплоносителя

Примем

 

Таблица 2.1 Диаметры штуцеров

 

Наименование штуцера	Диаметр, d, мм
Под предохранительный клапан	100
Под манометр	50
Под термометр	50
Для входа и выхода теплоносителя	100
Для входа и выхода продукта	80
Для слива	80
Резервный	80
Люк-лаз	500

 

Параметры штуцеров

 

Таблица 2.2 Параметры штуцеров

 

50	57	3	165	1,6
80	89	4	165	1,6
100	108	5	185	1,6

 

Штуцер 50-16-165-ВСт3сп4-10 ОСТ 26-02-2065-83

50 – условный диаметр,

16 – условное давление,

165 – высота фланцевого штуцера,

ВСт3сп4 – материал фланца;

10 – материал патрубка, Сталь 10;

          Штуцер 80-16-165-ВСт3сп4-10 ОСТ 26-02-2065-83

80 – условный диаметр,

16 – условное давление,

165 – высота фланцевого штуцера,

ВСт3сп4 – материал фланца;

10 – материал патрубка, Сталь 10;

Штуцер 100-16-185-ВСт3сп4-10 ОСТ 26-02-2065-83

100 – условный диаметр,

16 – условное давление,

185 – высота фланцевого штуцера,

ВСт3сп4 – материал фланца;

10 – материал патрубка, Сталь 10;

Конструкция и параметры люк-лаза

 

Таблица 2.3 Параметры люк

 

			H
мм
500	640	10	200	300	32

 

Люк с плоской крышкой и фланцем, приваренным встык (тип 3, с уплотнением выступ-впадина).

Исполнение 1

Люк 3-1-500-10-16-3-1 ОСТ 26-2005-83

3 – тип люка – с плоской крышкой;

1 – исполнение – с уплотнением на соединительном выступе;

500 –диаметр люка,

10 – толщина штуцера,

16 – условное давление,

3 – шифр материального исполнения люка;

1 – шифр материального исполнения крепежных деталей;

Материала люка:

Рис. 2.1 – Люк

 

 

Фланец 500-16 ГОСТ 28759.3-80

500 – условный диаметр,

16 – условное давление,

3.2.1. Рекомендуемые материалы:

Материал: Сталь 09Г2С ГОСТ 5520-79

Болты: Сталь 35 ГОСТ 1759-70

Гайки: Сталь 25 ГОСТ 1759-70

Нагрузка на опору

При определении нагрузки на опорную лапу действующие на аппарат нагрузки приводят к осевой силе Р.

Q – нагрузка на одну опорную лапу, Н;

z – количество опор, z = 3;

λ ₁ = 1; – коэффициент, зависящий от числа опор;

Р – осевая сила, Н;

G _Ц – вес цилиндрической части аппарата, кг;

G _К – вес конического днища аппарата, кг;

G _ЭЛ – вес эллиптической крышки, кг;

G _Ц.Р – вес цилиндрической части рубашки, кг;

G _К.Р – вес конической части рубашки, кг;

G _Ж.Р – вес рабочей жидкости, кг;

G _Ж.О – вес охлаждающей жидкости, кг;

G _ЭЛ.ДВ – вес электродвигателя, кг;

G _РЕД – вес редуктора, кг;

G _СТ – вес стойки, кг;

ρ _СТ – плотность стали, ;

Н_Ц – высота цилиндрической части аппарата, м;

 

         

F _Д.К – площадь конического днища, м ²;

 

        

F _ЭЛ – площадь эллиптического днища, м ²;

 

        

 

        

F _К.Р – площадь конической части рубашки, м ²;

 

        

V _К – объем конического днища, м ³;

V _Ж.Ц – объем жидкости в цилиндрической части аппарата, м ³;

ρ _Ж – плотность рабочей жидкости, ;

 

        

Вес охлаждающей жидкости в конической части учитывается коэффициентом 0,1.

Выбираем накладной лист

Рис. 5.1 – Накладной лист

Условное обозначение накладного листа:

Выбираем опору

Рис. 5.2 – Опорная лапа

Условное обозначение опорной лапы:

Опорная лапа 2-2500 ОСТ 26-665-79

Мешалка якорная

Рис. 6.1 – Мешалка якорная

Критерий Рейнольдса

        

Выбор мотор-редуктора

6.4.1. Мощность электродвигателя:

 – сумма мощностей, затрачиваемых на перемешивание всеми мешалками, установленными на приводном валу, м;

 – потери мощности в торцовом уплотнении, м;

К – коэффициент для двойного уплотнения, м;

Примем диаметр вала 65 мм;

Тип: ВАО42-4;

6.4.2. Основные параметры мотор-редуктора:

Тип: МПО;

Число ступеней: 2;

Исполнение выходного вала: Ф1В;

Габарит: 15;

Резьба шпильки: М20;

Масса без двигателя: 180 кг;

КПД = 0,95;

Условное обозначение мотор-редуктора:

МПО2-15-32/5,5-Ф1В-ТУ2-056-223-84

Выбор уплотнителя мешалки

Уплотнение торцовое двойное: ТДП65-25;

Подшипник 3617 ГОСТ 5721-75;

Рис. 6.4 – Уплотнение торцовое двойное с подшипником

 

Расчетная схема

 

 

Рис. 7.1 – Расчетная схема

 

Расчет на виброустойчивость

7.2.1. Исходные данные:

Длина вала:
Длина пролета:
Длина консоли:
Диаметр вала:
Координата центра масс детали:
Частота вращения вала:
Число мешалок:
Число деталей
в пролете:
на консоли:
Масса детали
на консоли:
Плотность материала вала:
Модуль упругости материала вала:
Предел текучести материала вала:
Мощность перемешивания:

7.2.2. Относительная длина консоли:

7.2.3. Относительная координата центра масс детали:

На консоли:

7.2.4. Угловая скорость вала:

7.2.5. Безразмерный динамический прогиб вала в центре масс детали:

На консоли:

7.2.6. Приведенная масса детали:

На консоли:

 

7.2.7. Суммарная приведенная масса деталей:

7.2.8. Безразмерный коэффициент:

7.2.9. Приведенная безразмерная масса вала:

7.2.10. Комплексы:

7.2.11. Расчетный диаметр вала:

7.2.12. Принимается диаметр вала:

Жесткий вал:

7.2.13. Масса единицы длины вала:

7.2.14. Относительная суммарная масса деталей:

7.2.15. Безразмерная критическая угловая скорость вала:

7.2.16. Первая критическая угловая скорость вала:

7.2.17. Условие виброустойчивости:

Жесткий вал:

Условие выполняется.

 

 

Расчет на жесткость

7.3.1. Исходные данные:

Радиальные зазоры в подшипниках:
Начальная изогнутость вала:
Координата опасного сечения:
Допускаемые динамические перемещения вала в сечении с координатой zj:
Тип мешалки:	Лопастная
Диаметр мешалки:
Плотность среды:
Коэффициент сопротивления мешалки:
Параметр распределения скорости:

7.3.2. Эксцентриситет массы детали:

7.3.3. Относительная координата опасного сечения:

7.3.4. Безразмерный динамический прогиб вала в опасном сечении:

7.3.5. Приведенный эксцентриситет детали:

7.3.6. Приведенная масса вала:

7.3.7. Смещение оси вала в опасных сечениях из-за зазоров D _А и D _Б в опорах:

7.3.8. Смещение оси вала в опасном сечении за счет начальной изогнутости e _В:

7.3.9. Смещение оси вала от оси вращения в точке привидения В за счет зазоров в опорах:

7.3.10. Комплексы:

7.3.11. Приведенный эксцентриситет массы вала с деталями:

7.3.12. Динамический прогиб оси вала в точке привидения В в установившемся режиме:

7.3.13. Смещение оси вала за счет динамического прогиба в опасном сечении:

7.3.14. Динамического смещение вала в опасном сечении:

7.3.15. Условие жесткости:

Жесткий вал:

Условие выполняется.

Расчет на прочность

7.4.1. Исходные данные:

Предел прочности для материала вала:
Предел выносливости для материала вала при симметричном цикле:
Эффективный коэффициент концентрации напряжений:
Коэффициент влияния абсолютных размеров сечения вала:
Коэффициент режима работы:
Координаты опасных по прочности сечений:
Диаметр вала в опасном сечении:

7.4.2. Смещение оси вала за счет зазора в опорах в месте установки детали:

7.4.3. Смещение оси вала от оси вращения за счет начальной изогнутости:

7.4.4. Смещение оси вала динамического прогиба:

7.4.5. Динамическое смещение центра масс детали:

7.4.6. Динамическое смещение вала в точке В:

7.4.7. Центробежная сила, действующая на деталь:

7.4.8. Приведенная центробежная сила, действующая на вал в точке приведения В:

 

7.4.9. Комплексы:

7.4.10. Реакция опоры А:

7.4.11. Комплексы:

7.4.12. Реакция опоры Б:

7.4.13. Изгибающий момент в опасном по прочности сечении:

7.4.14. Крутящий момент в опасном сечении:

7.4.15. Момент сопротивления в опасном сечении:

7.4.16. Эквивалентное напряжение в опасном по прочности сечении:

7.4.17. Запас прочности в опасном сечении:

7.4.18. Условие прочности:

Условие выполняется.

 

АППАРАТ С МЕХАНИЧЕСКИМ ПЕРЕМЕШИВАЮЩИМ УСТРОЙСТВОМ

Расчетно-пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине

«Конструирование и расчет     элементов оборудования»

КиРЭО 0202.170600.044 КП

 

 

Нормоконтролер ___________ Родный М.В. «____»___________ 2012г.

Работу выполнила студентка группы МП-40 __________ Е.Д. Шилина         «____»___________ 2012г.

 

 

2012

1. Подбор и расчет корпусных элементов аппарата и рубашки

1.1. Объем аппарата

1.1.1. Объем, занимаемый жидкостью:

Q – производительность аппарата;

t – время пребывания жидкости в аппарате;

1.1.2. Полный объем:

А – коэффициент заполнения аппарата;

По объему и заданному внутреннему диаметру выбираем стандартный корпус:

Рис. 1.1 – Схема аппарата

 

Принимаем аппарат первого исполнения, т.е. крышка и днище приварены к корпусу.

Уточняем значение коэффициента заполнения аппарата рабочей средой для данного объема:

Подбор эллиптической крышки

 

Таблица 1.1 Параметры эллиптической крышки

 

1600	6	400	25	2,90	0,5864
	8 – 16		40	2,98	0,6166
	18 – 36		60	3,08	0,6568
	38 – 60		80	3,18	0,6970
	65 – 100		100	3,28	0,7372

 

Выбираем эллиптическую крышку:

Рис. 1.2 – Эллиптическая крышка

Условное обозначение днища:

Днище 1600-12 ГОСТ 6533-78

 

Подбор конического днища

 

Таблица 1.2 Параметры конического днища

 

1600	6, 8	50	1439	4,53	1,072
	10	60		4,58	1,092
	12, 14	70		4,63	1,112
	16, 18	80		4,68	1,132
	20 – 25	100		4,78	1,173

Выбираем коническое днище:

Рис. 1.3 – Коническое днище

Условное обозначение днища:

Днище 60-1600-12 ГОСТ 6533-89