Допускаемое напряжение [σ]=154 МПа (при Т=80 º С)
Для изготовления рубашки, для среды Н2О по[17] выбираем сталь 10.
Коррозионная стойкость для данной среды – П<0.1 мм/год
Плотность – 7850 кг/м³
Допускаемое напряжение [σ]=126 МПа
1.4 Выбор муфтыВыбираю упругую втулочно-пальцевую муфту МУВП-65 ГОСТ 21424-75
Рисунок 5 муфта
Таблица 5 параметры муфты
Обозначение муфты |
| |||||||||||
d | Dм | Dм1 | Dм2 | Lм | Lм1 | lм | lм1 | lм2 | lм3 | lм4 |
| |
МУВП-65 | 65 | 220 | 208 | 170 | 285 | 140 | 40 | 85 | 22 | 32 | 45 |
|
Продолжение | Размеры, мм | Колич. пальцев | |||||||||||
dм1 | dм2 | dм3 | dм4 | dм5 | d+tш | Cм | fм | hм | bш | dр | nп | ||
110 | 130 | 95 | 18 | 36 | 65.5 | 3 | 2-6 | 3 | 18 | М12 | 10 | ||
По [1] основываясь на исходных данных, определяем тип уплотнения - уплотнение торцевое. Исходя из давления (0,3 МПа), температуры (80 градусов) и оборотам мешалки (170 об/мин) по [6] выбираем “Уплотнение торцевое, двойное” – ТД65-6К ОСТ 26-01-1243-75, Материал - Сталь 12Х18Н10Т.
Рисунок 6 уплотнительное устройство
1-корпус, 2-втулка нажимная, 3-втулка, 4-пружина, 5-кольцо графитовое подвижное, 6-кольцо графитовое неподвижное, 7-кольцо уплотнительное, 8-уловитель, 9-прокладка
Таблица 6 параметры уплотнительного устройства
dв | Д | Д1 | Д2 | H | H1 |
65 | 235 | 200 | 178 | 235 | 180 |
h | n | d1 | α | Масса, кг | |
6 | 8 | 18 | 25 |
Длина вала
Длина консоли
Длина пролета
Координата центра тяжести мешалки
Координата опасных сечений по жесткости
Координата опасных сечений по прочности
Масса мешалки
Материал вала Сталь 12Х18Н10Т
Частота вращения вала
Диаметр аппарата D=2,4 м
Тип мешалки лопастная
Диаметр мешалки
Число мешалок
Мощность потребления при перемешивании N = 10000 Вт
Плотность материала вала
Модуль продольной упругости E=2*1011Па
Рисунок 7 Расчетная схема вала
2.1.2 Расчет на виброустойчивостьОтносительная длина консоли
Безразмерный динамический прогиб вала в центре тяжести мешалки
Выбираем по
Угловая скорость вала
Безразмерный коэффициент учитывающий приведенную массу вала
Где: - плотность материала вала
- модуль упругости. Выбираем по[4]
Приведенная масса мешалки
Расчетный диаметр вала
Где:
Принятый диаметр вала берем из стандартных величин
d = 65 мм
Линейная масса вала
Относительная масса мешалки
Корень частотного уравнения выбираем по [4]
Момент инерции сечения вала
Первая критическая угловая скорость
Условие виброустойчивости
условие выполняется
2.1.3 Расчет на жесткость и прочностьЭксцентриситет массы мешалки
Относительная координата относительного по жесткости сечения
Безразмерный динамический прогиб вала в опасном поперечном сечении выбираем по [4] по значениям
Приведенный эксцентриситет массы мешалки
Приведенная масса вала
Радиальные зазоры опор]
Где: - зазор для радиального однорядного подшипника
- подшипника скольжения
Смещение оси вала от оси вращения за счет начальной изогнутости вала
Где: - Начальная изогнутость вала в точке приведения В
Смещение оси вала от оси вращения в точке приведения В за счет зазоров в опорах
Приведенный эксцентриситет массы вала с мешалками
Динамический прогиб оси вала в точке приведения В
Динамическое смещение центра тяжести мешалки
Динамическое смещение оси вала в опасном по жесткости сечении
Динамическое смещение оси вала в точке приведения В
Допускаемое смещение вала в зоне уплотнительного устройства (по ОСТ 26-01-1244-75)
т.к. уплотнение торцевое
Условие жесткости
Условие выполняется
Сосредоточенная центробежная сила действующая на мешалку
Приведенная центробежная сила действующая на вал в точке приведения В
Реакция опоры А
Реакция опоры Б
Изгибающий момент в опасном по прочности сечении
Крутящий момент в опасном по прочности сечении
Момент сопротивления вала в опасном по прочности сечении
Эквивалентное напряжение в опасном по прочности сечении
Допускаемое напряжение
Где: - Предел выносливости
- Коэффициент концентрации напряжений
n = 1,8 - Запас прочности
- Масштабный фактор. Выбираем по [4]
Условие прочности
Условие выполняется
2.1.4 ИтогОкончательно принимаем диаметр вала равный 65 мм
Расчет производится по ГОСТ 14249-89 “Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность” [7]
2.2.1 Основные исходные данные для расчетаПлотность обрабатываемой среды
Плотность среды в рубашке
Давление в рубашке
Давление в аппарате
Рабочая температура
Внутренний диаметр аппарата
Диаметр сливного штуцера
Срок эксплуатации аппарата
Высота аппарата находящаяся под рубашкой
Рисунок 8 Расчетная схема цилиндрической части обечайки под действием внутреннего и наружного давления.
2.2.2 Гидростатическое давление в аппаратg=9.8 – ускорение свободного падения
так как гидростатическое давление составляет больше 5 % от давления в аппарате, то расчётное давление в аппарате равно
2.2.3 Расчет на прочность цилиндрической обечайкиРасчет производится по ГОСТ 14249-89 “Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность”
2.2.3.1 толщина стенки цилиндрической обечайкирасчетная толщина стенки цилиндрической обечайки нагруженной внутренним давлением
Где: - допускаемое напряжение при расчётной температуре
- коэффициент прочности продольного шва цилиндрической или конической обечаек
Прибавка на коррозию
Где: - скорость коррозии
Минусовой допуск на листовой прокат
Технологическая добавка для цилиндрической обечайки равна нулю т.к. обечайка изготавливается методом вальцовки.
с3=0
Суммарная прибавка к расчетной толщине цилиндрической обечайки
Условие применяемости формулы
Условие выполняется
Расчетная толщина стенки при действии наружного давления
Где: =0,7 – Коэффициент. Определяется по монограмме [7]
Условие применяемости формулы
Условие выполняется
Из двух значений выбираем наибольшее
Из стандартного ряда выбираем ближайшее большее
2.2.3.2 Допускаемое внутреннее избыточное давление
Условие выполняется
2.2.3.3 Допускаемое наружное давлениеДопускаемое наружное давление из условия прочности
Допускаемое наружное давление из условия устойчивости в пределах упругости
Где: =2,4 – коэффициент запаса прочности
- высота аппарата находящаяся под рубашкой
Допускаемое наружное давление с учетом обоих условий
2.2.3.4 Допускаемое осевое сжимающее усилиеОсевая сила, вызванная наружным давлением:
Где: - Вес среды в аппарате
Допускаемое осевое сжимающее усилие из условия прочности, Н:
Допускаемое осевое сжимающее усилие из условия устойчивости в пределах упругости
Допускаемое осевое сжимающее усилие с учетом обоих условий
.
2.2.3.5 Условие устойчивости обечайкиУсловие выполняется
2.2.3.6 ВыводДля работы аппарата под воздействием внешних и внутренних сил, толщина цилиндрической обечайки должна быть не менее 20 мм.
2.2.4 Расчет на прочность эллиптической крышкиРасчет производится по ГОСТ 14249-89 “Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность”
Рисунок 9 Расчетная схема эллиптической крышки под действием внутреннего давления.
Радиус кривизны в вершине эллиптической крышки
2.2.4.1 Толщина стенки эллиптической крышкиГде:
Расчетная толщина стенки при действии внутреннего давления
Прибавка на коррозию
Минусовой допуск на листовой прокат
Технологическая добавка для эллиптической крышки
Суммарная прибавка к расчетной толщине цилиндрической обечайки
Условие применяемости формулы
Условие выполняется
Из стандартного ряда выбираем ближайшее большее
2.2.4.2 Допускаемое внутреннее избыточное давлениеПроверяем, не выходит ли значение рабочего давления за пределы допускаемого значения
Условие выполняется
2.2.4.3 ВыводДля работы аппарата под воздействием внутреннего давления толщина эллиптической крышки и днища должна быть не менее 8 мм.
2.2.5 Расчет на прочность конического днищаРасчет производится по ГОСТ 14249-89 “Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность”
Рисунок 10 расчетная схема конического днища под действием внутреннего и наружного давления.
2.2.5.1 толщина стенки конического днищаРасчетная толщина стенки при действии внутреннего давления
Где:
Расчетная толщина стенки при действии внутреннего давления
Прибавка на коррозию
Минусовой допуск на листовой прокат
Технологическая добавка для эллиптической крышки
Суммарная прибавка к расчетной толщине цилиндрической обечайки
Условие применяемости формулы
Условие выполняется
Расчетная толщина стенки при действии наружного давления
Где: - по
Из всех значений выбираем большее
Т.к толщина стенки конического днища меньше толщины стенки цилиндрической обечайки, то
Проверяем, не выходит ли значение рабочего давления за пределы допускаемого значения
Условие выполняется
2.2.5.3 Допускаемое наружное избыточное давлениеГде:
Допускаемое давление из условия прочности
Где:
2.2.5.4 Вывод
Для работы аппарата под воздействием внутреннего и наружного давления толщина конического днища должна быть не менее 20 мм.
2.2.6 Расчет на прочность цилиндрической части рубашкиРисунок 11 Расчетная схема цилиндрической части рубашки под действием внутреннего давления
Для изготовления рубашки выбираем более дешевую сталь 10
2.2.6.1 Толщина стенки цилиндрической части рубашкиРасчетная толщина стенки цилиндрической обечайки нагруженной внутренним давлением
Где
Допускаемое напряжение при расчётной температуре
Прибавка на коррозию
Где:
- скорость коррозии
Минусовой допуск на листовой прокат
Технологическая добавка для цилиндрической обечайки равна нулю т.к. обечайка изготавливается методом вальцовки
с3=0
Суммарная прибавка к расчетной толщине цилиндрической обечайки
Из стандартного ряда выбираем ближайшее большее значение
Условие применяемости формулы
Условие выполняется
2.2.6.2 Допускаемое внутреннее избыточное давление
Условие выполняется
2.2.6.3 ВыводДля нормальной работы аппарата с рубашкой толщина цилиндрической части рубашки должна быть не менее 10 мм
2.2.7 Расчет на прочность эллиптической части рубашки аппарата под воздействием внутреннего давленияРисунок 12 Расчетная схема конической части рубашки под действием внутреннего давления.
Расчетная толщина стенки при действии внутреннего давления
Где:
Расчетная толщина стенки при действии внутреннего давления
Прибавка на коррозию
Минусовой допуск на листовой прокат
Технологическая добавка для эллиптической крышки
Суммарная прибавка к расчетной толщине цилиндрической обечайки
Из стандартного ряда выбираем ближайшее большее значение
Условие применяемости формулы
Условие выполняется
2.2.7.2 Допускаемое внутреннее избыточное давлениеПроверяем, не выходит ли значение рабочего давления за пределы допускаемого значения
Условие выполняется
2.2.7.3 ВыводДля нормальной работы аппарата с рубашкой толщина конической части рубашки должна быть не менее 10 мм
2.3 Укрепление отверстияРисунок 13 укрепление отверстия под люк
2.3.1 Толщина стенки люкаГде:
Расчетная толщина стенки штуцера
Прибавка на коррозию
Минусовой допуск на листовой прокат выбирается в зависимости от исполнительной толщины стенки. Но т.к. она не известна, воспользуемся ориентировочной толщиной. В дальнейшем уточняется по исполнительной толщине стенки аппарата
Технологическая добавка для цилиндрической обечайки равна нулю т.к. обечайка изготавливается методом вальцовки
с3 = 0
Суммарная прибавка к расчетной толщине цилиндрической обечайки
Из стандартного ряда выбираем ближайшее большее значение
Условие не выполняется. Следовательно, требуется укрепление
Где: - внутренний диаметр люка
2.3.3 Укрепление отверстия штуцеромРасчетные длины внешней и внутренней части штуцера
Расчетная площадь вырезанного сечения
Площадь укрепляющего сечения наружной части штуцера
Площадь укрепляющего сечения внутренней части штуцера
Условие укрепления
Условие не выполняется. Следовательно, штуцера не достаточно.
Пробуем укрепить отверстие с помощью утолщения стенок штуцера и крышки
2.3.4 Укрепление отверстия штуцером и накладным кольцомДля накладного кольца используют более дешёвую сталь - Сталь10
Условие укрепления отверстия штуцером и накладным кольцом
Где: - высота обечайки штуцера
Ккоэффициент, определяющий отношение допускаемого напряжения материала штуцера и корпуса аппарата
Коэффициент, определяющий отношение допускаемого напряжения материала кольца и корпуса аппарата
Условие выполняется
2.3.5 ВыводДля нормальной работы аппарата толщина стенки патрубка люка должна быть не менее 4мм, а толщина эллиптической крышки аппарата должна быть не менее 8 мм.
2.4 Подбор опор 2.4.1 масса аппаратаМассы частей корпуса аппарата взяты из таблиц [16]
масса аппарата без обрабатываемой среды
m0=ma+ mруб + mпр
где: mа=mкр + mоб + mд – масса аппарата без рубашки
mруб=mцруб+mкруб – масса рубашки
mпр=615кг – масса привода
mа=mкр + mоб + mд
Где: mкр=256кг – масса крышки
mоб=1626кг – масса масса обечайки
mд=1272кг – масса днища
mа = 256 + 1626 + 1272 =кг
mруб = mцруб + mкруб
Где: mцруб = 739кг – масса цилиндрической части рубашки
mкруб = 338кг – конической части рубашки
mруб = 739 + 338 =кг
m0= + + 615 =
масса аппарата с обрабатываемой средой
m = m0 + mср
где: mср = 56725 кг – масса обрабатываемой среды
m = + 56725 =
2.4.2 расчет опор 2.4.2.1 Нагрузка на одну опоруQ = λ1 · m0 / n + λ2 · M /Do = 2 · 1300 / 4 + 1 · 0 /Do = 650 кгс
Где: Do - Диаметр окружности точек приложения равнодействующих внешних нагрузок
n = 4 – число опор
= 2
M = 0 - момент внешних нагрузок
Где: - Средний диаметр аппарата
- Плечо нагрузки Q относительно срединной поверхности аппарата
Где: - внешний диаметр аппарата
кгс
Выбираю опору 1-2 – 25000 ОСТ 26-665-72 имеющую размеры:
а = 0,41 м – ширина опоры
h = 0,68 м – высота опоры
b = 0,48 м – длина косынки
f = 0,12 м – расстояние от обечайки аппарата до подопорной балки (мах)
S1 = 0.024 м – толщина косынки опоры
S2 = 0 – толщина накладного листа
S0 = 1,1
Соотношения параметров аппарата и опоры
γ = Dср / 2 · Sо
γ1 = S1 / Dср
Осевое напряжение от внутреннего давления
σах = Р · Dср / 4 · So
кгс/см²
Окружное напряжение от внутреннего давления
σо = Р · Dср / 2 · So
кгс/см²
2.4.2.2 Суммарное осевое напряжение от основных нагрузок и реакции опорыКоэффициенты:
mх = 0.025
nх = 6
выбираются в зависимости от γ и γ1
Коэффициенты:
mо = 0.057
nо = 7
выбираются в зависимости от γ и γ1
Условие выполняется
2.4.2.5 ВыводИсходя из расчета, выбираем опору с подкладным листом типа Опора 1-25000 ОСТ 26-665-79 в количестве 4 штук.
По результатам расчетов можно утверждать, что спроектированный аппарат прослужит указанный срок при условии соблюдения рабочих параметров указанных в техническом задании:
Рабочее давление в аппарате 0,3 МПа
Давление в рубашке 0,6 МПа
Температура 80 градусов
Число оборотов мешалки 170 об/мин
Обрабатываемая среда – Pb(NO3)2
Все элементы аппарата, расчет которых приведен в курсовом проекте, удовлетворяют условиям прочности, жесткости, и устойчивости.
Исполнительные толщины стенок элементов аппарата, учитывающие внутренние и внешние воздействия на аппарат, приведены в Таблица 12
Таблица 7 Исполнительные толщины стенок
Аппарат | Рубашка | Патрубок под люк | |||
Крышка | Обечайка | Днище | Обечайка | Днище | |
8 | 20 | 20 | 10 | 10 | 8 |
Аппарат устанавливается на четырех лапах Опора 1-25000 ОСТ 26-665-79
1. Михалев М.Ф. и др. Аппарат с вертикальным перемешивающим устройством. Методические указания. – Л.:ЛТИ им. Ленсовета 1986.- 60 с.
2. ОСТ 26-01-1225-75 Приводы вертикальные для аппаратов с перемешивающими устройствами. Типы, параметры, конструкции и основные размеры
3. РТМ 26-01-72-75 Руководящий технический материал. Валы вертикальные аппаратов с перемешивающим устройством. Методы расчета.
4. Михалев М.Ф. Расчет и конструирование машин и аппаратов химических производств. – Л.: Машиностроение 1984. – 300 с.
5. ОСТ 26-01-1226-75 Полумуфты фланцевые
6. ОСТ 26-02-1243-75 Уплотнения валов торцевые для аппаратов с перемешивающими устройствами. Типы, параметры, конструкции и основные размеры. Технические требования.
7. ГОСТ 14249-89 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность.
8. ГОСТ 24755-89 Сосуды и аппараты. Нормы и метода расчета на прочность укрепления отверстий.
9. ОСТ 26-373-78 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность фланцевых соединений
10. Лащинский А.А. Конструирование сварных химических аппаратов: Справочник. – Л.: Машиностроение, 1981. – 382 с.
11. ГОСТ 13716-73 Устройства строповые для сосудов и аппаратов. Технические условия.
12. ОСТ 26-665-72 Опоры (лапы, стойки) вертикальных аппаратов. Типы, конструкции, размеры.
13. ОСТ 26-01-1245-75 Мешалки. Типы, параметры, конструкции и основные размеры
14. ГОСТ 23360-78 Соединения шпоночное с призматическими шпонками
15. Романов А.Б. и др.: Выбор посадок и требования точности. Учебное пособие.- СПб: СПбГТИ(ТУ), 2005. – 93 с.
16. Лащинский А.А. и Толчинский А.Р. Основы конструирования и расчета химической аппаратуры. – Л.: Машгиз, 1963. – 470 с.
17. Воробьев Г. Я. Коррозионная стойкость материалов в агрессивных средах химических производств. – Москва: Химия, 1975. – 815 с.
... 1. Лащинский А.А., Толчинский А.Р. Основы конструирования и расчета химической аппаратуры. Справочник. -Л.: / Машиностроение, 1970. -750с. 2. Прикладная механика. Курсовой проект. Аппарат вертикальный с механическим перемешивающим устройством / Сост.: Герасимов В.К., Лихачев А.И. - Рубежное: ИХТ ВНУ, 2008. -60 с. 3. ГОСТ 14249-89. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. - М.: ...
... Мощность на валу электродвигателя – Вт, где h - коэффициент полезного действия привода h = 0,9 ¸ 0,95. Принимаем h = 0,92 8. ВЫБОР ПРИВОДА ПЕРЕМЕШИВАЮЩЕГО УСТРОЙСТВА По таблице 32.1 [5, стр.725] предварительно выбираем вертикальный привод, тип 1.4. Далее по мощности на валу электродвигателя и угловой скорости вращения вала мешалки определяем типоразмер мотор-редуктора ...
... , составляющих корпус аппарата, при нагружении его газовым и гидростатическим давлениями, приведены на рис. 1.2. Рис. 1.2. Расчетные схемы элементов корпуса, нагруженного внутренним давлением: а - крышка аппарата; б - обечайка аппарата; в - днище аппарата. 1.1.3.1 Определение толщины стенки обечайки Толщину стенки цилиндрической обечайки аппарата в соответствии с рис. 1.3 определяем по ...
... - 78 % Трубы всех типов исполнения, имеют длины: 1 группа - от 5,5 до 8,5 м 2 группа - свыше 8,5 до 10 м. 3.2 Техника и оборудование применяемое для депарафинизации скважин в условиях НГДУ «ЛН» Для депарафинизации скважин в НГДУ “ ЛН” применяют различное оборудование. Краткое их описание и технические характеристики приведены ниже. Наиболее часто применяют для депарафинизации скважин ...
0 комментариев