С приводом и мешалкой»
Имени М.В. Ломоносова.
Кафедра прикладной механики и основ конструирования.
Курсовой проект по курсу
«Прикладная механика и основы
конструирования» на тему:
«Проектирование вертикального аппарата
с приводом и мешалкой».
Выполнил студент гр. Е-209 Романенко А.С.
Консультант Фомкина З.И./Грусков А.Д.
Москва 2012
Содержание:
1. Введение................................................................................................................................................................ 1-3
2. Кинематический расчет привода............................................................................................... 4
2.1. Определение общего КПД привода.......................................................................................... 4
2.2. Определение требуемой мощности электродвигателя.................................... 4
2.3. Выбор типа электродвигателя............................................................................................ 4
2.4. Определение номинальной частоты вращения электродвигателя...... 5кЁ
2.5. Определение передаточного отношения привода и его ступеней.............. 5
2.5.1.Определение общего передаточного отношения привода передаточного 5
2.5.2.Разбивка общего передаточного отношения по ступеням..................... 5
2.6. Определение силовых и кинематических параметров привода................ 5
2.6.1 Определение параметров вала электродвигателя (вращающий момент) 5
2.6.2. Определение параметров ведущего вала редуктора........................................ 5
2.6.3. Определение параметров ведомого вала редуктора....................................... 5
3. Расчет клиноременной передачи................................................................................................. 7
3.1. Подбор типа ремня......................................................................................................................... 7
3.2. Определение диаметра меньшего шкива........................................................................ 7
3.3. Определение диаметра большего шкива.......................................................................... 7
3.4. Уточнение передаточного отношения для клиноременной передачи 7
3.5. Определение межосевого расстояния............................................................................... 8
3.6. Определение длины ремня........................................................................................................... 8
3.7. Уточнение межосевого расстояния................................................................................. 8
3.8. Определение угла обхвата.......................................................................................................... 8
3.9. Определение числа ремней......................................................................................................... 8
3.10. Определение окружной скорости вращения ремня........................................ 9
3.11. Определение силы натяжения ветви ремня........................................................ 9
3.12. Определение силы, действующей на ведущий вал редуктора от клиноременной передачи........................................................................................................................................................................................... 9
3.13. Определение ширины обода шкива................................................................................. 9
4. Расчет закрытой конической зубчатой передачи........................................................ 11
4.1. Выбор материала для передачи........................................................................................... 11
4.2. Проектировочный расчет на выносливость по контактным напряжениям. 11
4.2.1 Определение допускаемых контактных напряжений................................. 11
4.2.2 Определение внешнего делительного диаметра колеса.................................. 11
4.3. Расчет геометрических параметров передачи...................................................... 12
4.3.1 Определение числа зубьев и шестерни колеса....................................................... 12
4.3.2 Определение внешнего окружного модуля.............................................................. 12
4.3.3. Определение углов делительных конусов.................................................................. 12
4.3.4. Определение внешнего конусного расстояния и ширины зуба............ 12
4.3.5. Определение внешнего делительного диаметра шестерни........................ 12
4.3.6. Определение среднего конусного расстояния...................................................... 12
4.3.7. Определение среднего окружного модуля .............................................................. 13
4.3.8. Определение среднего делительного диаметра..................................................... 13
4.3.9 Определение параметров зубьев......................................................................................... 13
4.3.10. Определение внешних диаметров шестерни и колеса по вершине зубьев 13
4.3.11. Определение среднего окружного модуля............................................................. 13
4.3.12. Определение коэффициента ширины шестерни по среднему диаметру 13
4.3.13. Определение средней окружной скорости вращения шестерни и колеса 13
4.4. Проверочный расчет на выносливость по контактным напряжениям. 14
4.5. Проверочный расчет по напряжениям изгиба...................................................... 14
4.5.1. Определение коэффициента нагрузок Kf................................................................. 14
4.5.2 Определение окружной силы в зубчатом зацеплении................................. 14
4.5.3. Определение коэффициента формы зуба................................................................ 15
4.5.4 Определение коэффициента Yb........................................................................................ 15
4.5.5.Определение коэффициента Kf.......................................................................................... 15
4.5.6.Определение коэффициента допускаемых напряжений при проверке зубьев на выносливость по напряжение изгиба............................................................................................... 15
4.5.7.Определение соотношений...................................................................................................... 15
5. Предварительный расчет валов редуктора........................................................................... 17
5.1. Определение диаметра концевой части ведущего и ведомого валов редуктора 17
5.2. Определение диаметра между концевой частью вала и подшипником 17
5.3. Определение диаметра под подшипником................................................................... 18
5.4. Определение диаметра буртика........................................................................................... 18
5.5. Определение диаметра вала под ступицей.................................................................. 18
5.6. Определение диаметра резьбовой части на конце вала..................................... 18
5.7. Определение диаметра вала под шестерней и ступицей................................. 18
6. Расчет конструктивных размеров зубчатых колес ................................................. 19
6.1. Определение длины ступицы.................................................................................................... 19
6.2. Определение диаметра ступицы.......................................................................................... 19
6.3. Определение толщины обода.................................................................................................... 19
6.4. Определение толщины диска................................................................................................... 19
6.5. Определение диаметров отверстий.................................................................................... 19
7. Расчет конструктивных элементов корпуса редуктора....................................... 20
7.1. Определение толщины стенок картера и крышки.............................................. 20
7.2. Определение толщины поясов картера и крышки............................................... 20
7.3. Определение толщины ребер жесткости картера и крышки..................... 20
7.4. Определение наименьшего зазора между наружной поверхностью внутренних деталей и стенкой редуктора.......................................................................................................................... 20
7.5. Определение диаметра крепежных болтов................................................................... 21
7.5.1.Фундаментальные болты.................................................................................................... 21
7.5.2.Болты у подшипников............................................................................................................ 21
7.5.3.Болты,соединяющие основание корпуса и крышки....................................... 21
7.6. Выбор условий смазки редуктора...................................................................................... 21
7.7. Выбор сорта и смазки редуктора...................................................................................... 21
8. Выбор подшипников.................................................................................................................................. 22
9. Расчет шпонок............................................................................................................................................ 23
9.1. Расчет шпонки для шкива клиноременной передачи и конического колеса 23
9.1.1.Проверочный расчет шпоночного соединения на смятие.................... 23
9.1.2.Проверочный расчет шпоночного соединения на срез............................... 24
9.2. Расчет шпонки для соединения полумуфт МФД и ведомого вала........ 24
9.2.1.Проверочный расчет шпоночного соединения на смятие..................... 24
9.2.2.Проверочный расчет шпоночного соединения на срез................................. 25
9.3. Расчет шпонки для муфты МПР....................................................................................... 25
9.3.1. Проверочный расчет шпоночного соединения на смятие..................... 25
9.3.2. Проверочный расчет шпоночного соединения на срез............................... 26
10. Расчет муфты............................................................................................................................................. 27
10.1. Выбор муфты.................................................................................................................................. 28
10.2. Проверка муфты на кручение......................................................................................... 28
10.3. Проверка колец на разрыв...................................................................................................... 28
10.4 Проверка муфты на смятие............................................................................................... 28
11. Расчет допусков и посадок................................................................................................................ 29
11.1. Расчет поля допуска на подшипниках ведущего вала................................ 29
11.2. Расчет поля допуска на ступице конического колеса............................... 30
12. Проверочный расчет ведомого вала на выносливость................................................ 31
12.1. Условно-пространственная схема передачи........................................................ 31
12.2. Расчет сил действующих на конструкцию......................................................... 31
12.3. Эпюры изгибающих моментов для нагрузок, действующих на ведомый вал 31
12.3.1. Вычислим реакции в подшипниках.................................................................... 31-32
12.3.2.-12.3.3.Построение эпюр.................................................................................................. 33
12.4. Выбор опасного сечения на ведомом валу........................................................................ 34
12.5 Проверочный расчет ведомого вала на выносливость........................................... 34
12.5.1. Расчет коэффициента запаса прочности по нормальным напряжениям 34-35
12.5.2 Расчет коэффициента запаса прочности по касательным напряжениям 36-37
12.5.3 Расчет коэффициента запаса прочности........................................................ 37
13. Расчет элементов аппарата......................................................................................................... 38
13.1. Расчет толщины стенки обечайки............................................................................. 38
13.2. Расчет толщины стенки эллиптического днища....................................... 38
13.3. Расчет толщины стенки плоской крышки........................................................ 38
13.4. Расчет высоты обечайки........................................................................................................ 39
13.5. Расчет высоты эллиптического днища.................................................................. 39
14. Подбор штуцеров и люка.................................................................................................................... 40
14.1. Подбор диаметров штуцеров............................................................................................... 40
14.2. Подбор диаметров люка........................................................................................................... 40
14.3. Подбор диаметров укрепления отверстий.............................................................. 40
14.4. Подбор лап.......................................................................................................................................... 40-41
15. Подбор и расчет фланцевого соединения................................................................................ 42
14.1. Выбор фланцевого соединения............................................................................................. 42
14.2. Расчет податливости болта............................................................................................ 42
14.3. Расчет податливости прокладки................................................................................. 42
14.4. Расчет усилий от давления, приходящийся на один болт................... 42-43
15.5. Расчет коэффициента основной нагрузки........................................................... 43
15.6. Расчет усилия предварительной затяжки......................................................... 43
15.7. Усиления предварительной затяжки........................................................................ 43
15.8. Усиления остаточной затяжки.................................................................................. 43
15.9 Расчет деформации болта и прокладки.................................................................. 43
15.10 Суммарная сила, растягивающая болт........................................................... 43
15.11 Проверка прочности болта.............................................................................................. 44
16. Подбор штуцеров и люка.................................................................................................................... 45
16.1. Расчет стыковых швов на прочность при растяжении-сжатии.. 45
16.2. Расчет нахлесточных, угловых и тавровых швов на прочность при срезе 45
16.3. Расчет катета сварных швов............................................................................................ 45
17. Основные узлы аппарата................................................................................................................. 46
17.1 Подбор и назначение сальникового уплотнения.............................................. 46
17.2. Подбор и назначение концевой опоры......................................................................... 46
18. Список использованной литературы................................................................................... 47
19. Приложение..................................................................................................................................................
15.1 Конический одноступенчатый редуктор...............................................................
15.2 Вертикальный аппарат с приводом и мешалкой.........................................
15.3 Спецификация...............................................................................................................................
Введение.
Химические аппараты
Химические аппараты предназначены для осуществления одного или нескольких химических, физических или физико-химических процессов (химические реакции, теплообмен без изменения агрегатного состояния, испарение, конденсация, кристаллизация, растворение, эмальгирование, выпаривание, ректификация, абсорбция, адсорбция).
Во многих технологических процессах применяются емкостные аппараты, которые работают под давлением. Вертикальное исполнение толстостенных цилиндрических аппаратов следует предпочитать горизонтальным, т.к. в горизонтальных аппаратах появляется дополнительное изгибающее напряжение от силы тяжести самого аппарата и среды.
Вертикальный аппарат состоит из цилиндрической части, называемой обечайкой, к которой приваривается выпуклое, штампованное или сварное днище конической, эллиптической или сферической формы. Иногда применяются плоские днища для аппаратов диаметром меньше 500 мм. Крышки аппаратов могут быть следующих видов: полушаровыми, эллиптическими, плоскими.
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.
1Установка аппаратов на фундаменте осуществляется при помощи лап и опор.
Перемешивание жидких сред в аппарате производится либо механическим, либо пневматическим способами. Механическое перемешивание осуществляется мешалками.
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.
Стойка крепится с помощью болтов к опорной плите, приваренной к крышке аппарата.
Вал мешалки вводится в аппарат через уплотнение для обеспечения герметичности. Уплотнение вала производится с сальниковым, либо с торцевым уплотнителем.
Вал мешалки соединяется с выходным валом при помощи муфты. При большой длине вала мешалки устанавливают кольцевую опору.
Присоединение к аппаратам трубопроводов и контрольно-измерительных приборов производится с помощью штуцеров. Преимущественным распространением пользуются фланцевые штуцера, реже встречаются штуцера резьбовые. Они предназначены для осмотра аппарата, загрузки сырья, очистки аппарата, его ремонта, а также для сборки и разборки внутренних устройств. Для этих целей служат также люки, лазы и смотровые окна. При съемных крышках аппараты могут быть без люков.
Жидкость из аппарата удаляется через нижний штуцер. Обогрев аппарата обычно осуществляется при помощи рубашек, диаметр которого принимают на 40-100 мм. больше диаметра аппарата.
К корпусу стального аппарата рубашку приваривают. Обогревающую жидкость подают в рубашку через нижний штуцер, а удаляют через верхний, чтобы рубашка была заполнена теплоагентом. Обогревающий пар подают в рубашку через вертикальный штуцер, расположенный вверху аппарата, а через нижний штуцер отводят конденсат.
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.