Материал: 2.Курсовая наша с рамкой

e^’ = (0,15 + 0,5∙1,0)∙10^-3 = 6,5∙10^-4 м

F_ц = 18,2∙41,87²∙7,74∙10^-4 = 24,7 Н

Находим реакции в опорах:

Σ М_B =0

F_ц∙L₁–R_А∙l₂=0

R_А=24,7∙1,51/0,65=57,38 H

Σ M_А =0

F_ц∙L_В–R_B∙l₂=0

R_B = 24,7∙2,16/0,65=82,08H

Проверка: ΣY=0

R_А– R_B+ F_ц=0

57,38-82,08+24,7=0

М_А=0

М_В= –R_А∙ l₂= –57,38∙650=37297 Н∙мм

М_С= –R_А∙L_в+ R_B∙L₁= –57,38∙2160+82,08∙1510=0

Напряжения от крутящего момента равны:

τ ≤ [τ] ; 1,92≤20 МПа, условие прочности кручению выполняется.

Напряжения от изгибающего момента равны:

σ ≤ [σ]; 0,73≤146 МПа, условие прочности изгибу выполняется.

Эквивалентные напряжения находят:

где σ_экв – эквивалентные напряжения, МПа;

σ – напряжения изгиба, МПа;

τ – напряжения кручения, МПа.

Условия прочности для вала выполняются.

3) Проверка вала на жесткость.

Прогибы вала в паре трения уплотнения, а также углы поворота сечений вала в опорах рассчитывают:

где y – прогиб консольной балки, м;

θ – угол поворота сечения вала в опорах, рад;

F – центробежная сила, Н;

E – модуль упругости, Па;

I – момент инерции поперечного сечения, м⁴;

l₁ – длина консольной части вала, м;

l₂ – расстояние между опорами вала, м;

x – текущая координата, м.

что меньше допускаемого, 0,03мм ≤ 0,1 мм;

что меньше допускаемого, 1,51∙10^-5 рад ≤0,05 рад. Условия жесткости выполняются.

3.4.2 Подбор подшипников качения.

При расчете подшипников качения сначала определяют эквивалентную нагрузку:

где Р – эквивалентная нагрузка, Н;

х – коэффициент радиальной нагрузки;

v – коэффициент нагрузки, учитывающий, какое из колец вращается, при вращающемся внутреннем кольце v =1,0;

F_r – реакция в опоре вала, Н;

Y – коэффициент осевой нагрузки;

F_a – осевая сила, Н;

К_ – коэффициент режима работы, при работе с небольшими перегрузками, К_ = 1,0;

К_ – температурный коэффициент, при рабочей температуре подшипника 20 ⁰С, К_ = 1,05.

Долговечность подшипника определяется:

где L – долговечность подшипника, млн. оборотов;

а₂₃ – общий коэффициент условий работы, а₂₃=0,8;

а₁=1, при вероятности безотказной работы Р_t=90%;

С – динамическая грузоподъемность подшипника, Н;

Р – эквивалентная нагрузка, Н;

P– коэффициент тел вращения, для шариковых подшипников P = 3,0; для роликовых подшипников P = 3,3.

Далее определяют заданную долговечность в часах, которая должна быть больше допускаемой (допускаемая долговечность 10000часов):

где L_h,расч – заданная долговечность, часы;

L – долговечность, млн. оборотов;

n – частота вращения, мин^-1.

Расчётная схема:

В верхнюю опору устанавливаем под d =70мм шариковый радиальный однорядный подшипник 214 и шариковый упорный 38214.

В нижнюю опору устанавливаем под d =80мм шариковый радиальный сферический двухрядный 111216.

Опора А.

Расчёт подшипника 214.

С=61800Н, F_r = 57,38 H, x=0,56; y=1,0.

, условие выполняется.

Расчёт подшипника 38214.

С=70000Н, F_a = 5011,1Н.

, условие выполняется.

Опора В.

Расчёт подшипника 111616.

С=135000Н, F_r = 82,08H, F_a = 5011,1Н

е=0,16;

Х=0,65; Y=2,61

, условие выполняется.

3.4.3 Расчёт мешалки.

Тип мешалки выбирается в зависимости от свойств рабочей среды в аппарате и заданной угловой скорости перемешивающего устройства. Для обеспечения условия прочности наибольший крутящий момент на валу не должен превышать значений допустимого крутящего момента.

Для d_м = 320мм подбираем: b = 64мм ; s = 4мм

Расчётный изгибающий момент лопатки М в сечении параллельном оси вала и находящимся от неё на расстоянии, равном половине диаметра диска D, определяется по формуле:

,

где N – расчётная мощность, Вт;

n – частота вращения мешалки, с^-1

,

где l – длина лопатки, мм

l = 0,25∙d_м=0,25∙320=80мм

D = 0,75∙d_м=0,75∙320=240мм

Расчётный момент сопротивления лопатки при изгибе в расчётном сечении определяется:

,

где W – необходимый момент сопротивления, мм³;

М – изгибающий момент у основания лопасти, Н∙мм;

 – допускаемые напряжения изгиба, МПа.

 = 146 МПа

Номинальная расчётная толщина лопатки при изгибе в расчётном сечении определяется:

,

где b – высота лопатки, мм

Конструктивная толщина лопатки:

S = S’+С_к+С_о=0,98+0,5+2,52=4мм

3.4.4 Расчет шпоночного соединения.

Для передачи вращательного движения от вала к мешалке используется шпоночное соединение. Выбираем шпонки призматические согласно ГОСТ 23360-78.

Подбираем шпонку для вала d =60мм

h =11мм

b =18мм

t₁=7мм

t₂=4,4мм

Длина шпонки:

l_шп =h_ст–10=130–10=120мм

Длина шпонки по стандартному ряду 110мм

Расчетная длина шпонки:

l_р = l_шп –b=110–18=92мм

Напряжения смятия рассчитывают:

где σ_см – напряжения смятия, МПа.

Т – крутящий момент на валу, Н∙мм;

d – диаметр вала, мм;

b – ширина шпонки, мм;

l_р – расчетная длина шпонки, мм;

,

[σ_см] = 146 МПа, σ_см<[σ_см] – условие выполняется.

Напряжения среза рассчитывают:

,

[τ_ср] = 80 МПа, τ_ср<[τ_ср] – условие выполняется.

3.5 Выбор и проверочный расчёт опор аппарата.

Размер опоры лапы или стойки выбирается в зависимости от внутреннего диаметра корпуса аппарата в соответствии с ОСТ 26-665-72.

Расчет опор–лап.

Выбираем опоры-лапы типа 1, исполнение 2.

1. Нагрузку на одну опору G₁ рассчитывают:

где G₁ – нагрузка на одну опору, Н;

G_max – максимальный вес аппарата, Н;

n – число опор.

G_max = g∙(m_кр+m_дн+m_цил.об+m_{ср. ап.}+m_пр+m_вала+m_муфты+m_меш+ m_упл.),

где G_max – максимальный вес аппарата, Н;

g = 9,8 – ускорение свободного падения, м/с;

m_кр – масса крышки аппарата, кг;

m_дн – масса днища аппарата, кг;

m_цил.об – масса цилиндрической обечайки, кг;

m_{ср. ап} – масса среды в аппарате при гидравлических испытаниях, кг;

m_пр – масса привода, кг;

m_вала – масса вала, кг;

m_муфты – масса муфты, кг;

m_меш – масса мешалки, кг;

m_упл – масса уплотнения, кг.

m_ср.ап. = V_ном∙ρ_ср = 1,25∙1480=1850 кг;

m_пр = 700 кг;

m_муфты = 50,6 кг;

m_меш = 3,72 кг;

m_упл = 17,5 кг.

G_max = 9,8∙(154,04+71,94∙2+1850+700+50,6+3,72+17,5+85,19)=29448,31Н

Проверка опоры на грузоподъёмность по условию G₁ < [G]

[G]= 63кН, 7362,08 < 63000Н – условие выполняется.

2. Фактическую площадь подошвы определяют:

А_факт = а₂∙b₂ ,

где А_факт – фактическая площадь подкладного листа, мм²;

a₂, b₂ – размеры подкладного листа, мм.

А_факт = 150∙160=24000мм²

Требуемая площадь подошвы из условия прочности фундамента:

,

где А_треб – требуемая площадь подкладного листа, мм²;

G₁ – нагрузка на одну опору, Н;

[q] – допускаемое удельное давление на фундамент, МПа,

[q]=14 МПа – для бетона марки 200.

А_факт > А_треб – условие выполнется.

3. Вертикальные ребра опор проверяют на сжатие и устойчивость:

,

где σ – напряжения сжатия в ребре при продольном изгибе, МПа;

G₁ – нагрузка на одну опору, Н;

К₁ – коэффициент гибкости ребра;

Z_р = 2 – число ребер жесткости в опоре;

S₁ – толщина ребра, мм;

b – вылет ребра, мм;

[σ]=100–допускаемые напряжения для материала ребер опоры, МПа;

К₂ – коэффициент уменьшения допускаемых напряжений при продольном изгибе.

Коэффициент К₁ определяется в зависимости от гибкости ребра λ, рассчитываемому:

,

где λ – гибкость ребра;

l – гипотенуза ребра, мм;

S₁ – толщина ребра, мм.

Для опоры стойки величина l определяется из эскиза, а для опоры лапы рассчитывается:

,

По графику определяем К₁ = 0,63

4,74<60 МПа – условие выполняется.

4. Проверка на срез прочности угловых сварных швов, соединяющих рёбра с корпусом аппарата выполняется исходя из:

,

где τ – напряжения сдвига в ребре, МПа;

G₁ – нагрузка на опору, Н;

Δ =0,85∙S₁ – катет шва, мм;

L – общая длина швов, мм;

[τ] – допускаемое напряжение в сварном шве, МПа, (не более 80 МПа)

Δ =0,85∙12 = 10,2 мм

1,49<80 МПа – условие выполняется.

Расчет опор стоек.

Расчёт производится аналогично расчёту опор-лап.

1. ,

условие прочности при заданной грузоподъёмности выполняется.

2. А_факт = a₂∙b₂ = 150∙160=24000 мм²

Требуемая площадь подкладного листа равна:

Таким образом, для бетона марки 200 А_факт > А_треб.

3. Проверка вертикальных ребер на сжатие и устойчивость: