Материал: borisenko

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

где коэффициент Kп принимает следующие значения:

-1.2 – для аппаратов с отражательными перегородками;

-1.3 – для аппаратов с другими внутренними устройствами;

-1.5 – для аппаратов без внутренних устройств и мешалок с горизонтальными лопастями при ГD > 1.5,

-2 – для аппаратов без внутренних устройств и мешалок с вертикальными ло-

пастями при ГD ≤ 1.5.

1.3Конструкции элементов приводов механических мешалок

Ваппаратах наиболее популярных конструкций привод осуществляется непосредственно от электродвигателя через редуктор или клиноременную передачу. Приводы мешалок обычно устанавливают на крышках аппаратов. Если аппарат футерован и вибрации недопустимы, то привод укрепляют над крышкой аппарата на специально изготовленной раме или кронштейне. Если на крышке сосуда или над ней места недостаточно, то привод располагают под сосудом. Это уменьшает необходимую длину вала, однако требует установки комплекса уплотнений, исключающе-

го утечки рабочей среды при вращении вала. Кроме электродвигателя и передаточного меха-

 

 

низма, привод включает: опорные стойки; вал, на ко-

 

 

тором устанавливаются мешалки, и его опоры (под-

 

 

шипники); устройства крепления мешалок на валу;

Рисунок 1.11. Привод

муфты, соединяющие вал мешалок с валом переда-

точного механизма (и части составных валов между

механической мешалки

собой); уплотнения вала в месте его прохода через

1 – редуктор; 2,6,7 – стойки;

крышку аппарата, см. рисунок 1.11.

3 – муфта; 4 – крышка аппарата;

5 – вал, 8 – уплотнение вала

 

Стойки отливают из чугуна или сваривают из

 

 

 

углеродистой стали. Они представляют собой

 

 

 

цилиндры или усеченные конусы, снабженные

 

 

 

присоединительными фланцами. Во фланцах

 

 

 

обычно размещают опорные подшипники вала

 

 

 

мешалки. В обечайках стоек делают вырезы для

 

 

 

удобства монтажа и демонтажа.

 

 

 

Валы перемешивающих устройств подраз-

 

 

 

деляются на консольные, опоры которых распо-

 

 

 

ложены вне аппарата, и однопролетные, нижняя

 

 

 

опора которых устанавливается на днище аппа-

а)

б)

 

рата, см. рисунок 1.12. Роль верхней опоры ва-

 

 

Рисунок 1.12

Валы мешалок

16

а) консольный, б) однопролетный

лов обоих типов играет неподвижный подшипник качения, установленный в стойке. Нижняя опора консольного вала выполняется подвижной в осевом направ-

 

лении (подшипник качения сфери-

 

ческий или с подвижным внутрен-

 

ним кольцом, установленный в

 

стойке, либо внутри уплотнения).

 

Нижней опорой однопролетного

 

вала является подшипник скольже-

 

ния, см. рисунок 1.13 .

 

Концевые подшипники одно-

 

пролетных валов невозможно сма-

 

зывать, поэтому их конструкция

 

должна обеспечивать смазку рабо-

 

чей средой, не допуская ее загрязне-

Рисунок 1.13 Нижняя опора

ния. Их втулки обычно изготавли-

вают из фторопласта, капрона или

однопролетного вала

текстолита, остальные детали – из

1 – стойка, 2 – корпус подшипника, 3 – гильза,

коррозионно-стойких сталей. Для

4 – втулка, 5 – крепление втулки, 6 – крепление

компенсации динамического проги-

гильзы к валу, 7 – крепление корпуса к стойке.

 

ба вала могут применяться самоус-

танавливающиеся подшипники.

Необходимый диаметр вала перемешивающего устройства ориентировочно можно определить по формуле:

δ/2

 

l

 

L

 

 

S

Рисунок 1.14

Люфт

консольного вала

d = 3M рк кр ] .

Здесь Мрк = N/n – расчетный крутящий момент,

кр] – допускаемое напряжение кручения для материала вала (легированная сталь или титановый сплав),

N – мощность перемешивания, n – частота вращения вала, 1/с.

Более точно пригодность выбранного вала определяют расчетом на виброустойчивость, жесткость и прочность согласно руководящему документу РДРТМ 26-01- 72-82. Расчет вала на виброустойчивость сводится к проверке допустимости отношения заданной угловой скорости вала к критической, определяемой частотой его собственных колебаний. Расчет на жесткость заключается в определении суммарных динамических смещений вала в опасных по жесткости сечениях (обычно в опорах и уплотнениях). Расчет на прочность состоит в определении эквивалентных напряжений в опасных по прочности сечениях и сравнении с допускаемыми.

Более распространены консольные валы, однако с увеличением длины консоли увеличиваются динамиче-

17

ские смещения, являющиеся следствием динамических нагрузок на вал от перемешиваемой среды. Особенно велика опасность динамических смещений, разрушающих подшипники и уплотнения, если вал не отбалансирован и в подшипниковых опорах имеется люфт d. В этом случае, см. рисунок 1.14, отклонение нижней точки вала от оси вращения можно определить из подобия треугольников: S = L/2×l, т.е. величина колебаний вала зависит от величины люфта d и отношения L/l.

Если не удается обеспечить выполнение условий виброустойчивости или жесткости консольного вала, то принимается решение об использовании однопролетного. Иногда, при больших частотах вращения, значительной массе вала и мешалок используют комбинированную схему вала – с двумя подшипниками качения в стойке и концевым подшипником скольжения.

Большинство мешалок представляют собой ступицу, к которой крепятся лопасти (сваркой или резьбовыми крепежными изделиями). Ступицы крепятся к валу с

 

 

 

помощью шпонок и стопор-

 

 

 

ных устройств, препятст-

 

 

 

вующих осевому смещению:

 

 

 

при установке мешалки в

 

 

 

середине вала ступицу закре-

 

 

 

пляют стопорными винтами,

а)

б)

в)

а на конце – либо прорезной

гайкой со шлицем (рисунок

Рисунок 1.15

Крепление мешалок

1.15), либо разрезной шай-

а) стопорным винтом, б) прорезной гайкой, в) разрезной шайбой

бой, половинки которой вхо-

 

дят в прорезь на конце вала и крепятся к ступице винтами. При конструировании мешалок учитываются условия их монтажа. Если аппарат небольшой (диаметром

 

1.2 м и менее), то вал и мешалки должны

 

иметь минимум разъемных соединений, соби-

 

раться совместно с крышкой аппарата и уста-

 

навливаться вместе с ней. Мешалки крупнога-

 

баритных аппаратов целесообразно делать

 

разъемными – из частей таких размеров, кото-

 

рые можно пронести через лаз аппарата.

 

Это дает возможность разбирать мешалку

 

при ремонтных и монтажных работах, не сни-

 

мая крышку и привод. Мешалки цельносвар-

 

ных аппаратов обязательно должны быть раз-

 

борными.

 

Конструкция муфты, которую следует

 

использовать для соединения вала привода с

Рисунок 1.16 Муфта продольно-

валом перемешивающего устройства, зависит

от числа внешних опор и необходимой часто-

разъемная

ты вращения вала мешалки. Продольно-

1 – корпус, 2 – фланец, 3 – кольцо разрезное,

разъемные муфты, см. рисунок 1.16, приме-

4 – кольцевая пружина, 5 – шпилька.

 

 

18

няют при одной внешней опоре вала перемешивающего устройства, а также для

соединения частей составных валов при любом числе промежуточных опор. На

кольцевые проточки, выполненные на концах соединяемых валов, надевается раз-

резное кольцо, половинки которого соединены кольцевыми пружинами. Кольцо

помещается в корпус муфты, который имеет форму двустороннего конуса, разре-

занного по вертикали. Половинки корпуса устанавливаются на валах с помощью

шпонок. Жесткое соосное соединение валов образуется после затяжки шпилек на-

кидных фланцев, одетых на конусные концы корпуса муфты.

Для соединения выходного вала редуктора с валом перемешивающего устрой-

ства или его частью при двух внешних опорах применяют фланцевые, зубчатые и

 

 

втулочно-пальцевые муфты.

 

 

Фланцевые муфты (рисунок

 

 

1.17) применяются при частотах

 

 

вращения валов n ≤ 125 об/мин.

 

 

Они соединяют валы жестко по

а)

б)

оси с помощью шпонок и стяж-

ных шпилек. При небольших

Рисунок 1.17

Полумуфты фланцевые

диаметрах валов (до 80 мм) и n

а) стяжная, б) с впадиной

≤ 80 1/мин используют фланце-

 

 

вые муфты с выступом и впа-

диной (рисунок 1.17б). Они состоят из двух втулок, устанавливаемых на валы с по-

мощью шпонок и стопорных винтов. Одна втулка имеет прямоугольный выступ, а

вторая - впадину соответствующих размеров. Иногда между двумя втулками с впа-

динами помещают вкладыш с двумя выступами. Преимуществом такой конструк-

ции является простота и надежность, а также возможность компенсации небольшой

несоосности валов, радиальных биений их концов.

 

Зубчатые муфты (рисунок 1.18), которые передают крутящий момент, но не со-

 

Рисунок 1.19 Муфта втулочно-

Рисунок 1.18 Муфта зубчатая

пальцевая

1 – обойма, 2 – втулка, 3 – крышка,

1,2 – полумуфты; 3 – палец;

4 – уплотнение, 5 – пресс-масленка

4,5 – втулки (распорная и упругая).

единяют валы жестко по оси, применяются при n ≤ 250 об/мин. Муфта состоит из зубчатой обоймы, укрепленной на валу редуктора шпонкой и стопорным винтом, и

19

зубчатой втулки, посаженной на вал перемешивающего устройства с помощью шпонки. Зубья втулки входят во впадины обоймы.

В более скоростных приводах используют втулочно-пальцевые муфты (рисунок 1.19). Упругие втулки, надеваемые на отъемные пальцы, компенсируют небольшую несоосность валов и смягчают удары.

Уплотнения служат для герметизации аппаратов в месте прохода вала перемешивающего устройства через крышку. В зависимости от физико-химических характеристик перемешиваемых сред, требований производственной санитарии, техники безопасности и пожарной безопасности аппараты комплектуются сальниковыми, торцовыми и манжетными уплотнениями, гидрозатворами или имеют герметичный привод.

Нормалями НИИХИММАШа рекомендуется к изготовлению сальниковое

 

уплотнение, состоящее из корпу-

 

са, нажимной втулки, набивки,

 

опорного и упорного кольца

 

(грундбуксы) и охлаждающей

 

рубашки (рисунок 1.20). В сере-

 

дине слоя набивки имеется сма-

 

зочное кольцо (фонарь) для рав-

 

номерной подачи смазки по пери-

 

метру вала. Нажимная втулка и

 

грундбукса обычно изготавлива-

3 2 7

ются из чугуна, корпус – из стали.

Зазор между валом и нажимной

Рисунок 1.20 Уплотнение сальниковое

втулкой составляет 1÷1.5 мм, ме-

1 – корпус; 2,3 – опорное кольцо и грундбукса ;4 – фонарь;

жду валом и грундбуксой -

5 – втулка нажимная; 6 – набивка; 7,9,10 – прокладки;

0.5÷0.75 мм. При отсутствии зазо-

8,13 – шпилька и гайка; 11 – рубашка.

ра грундбуксу изготавливают из

 

бронзы. Иногда сальник одновременно является опорой вала (подшипником скольжения). Тогда нажимная втулка снабжается устройством для подачи и распределения смазки, изготавливается из бронзы или имеет бронзовый вкладыш, зазор между втулкой и валом соответствует посадке скольжения. Для увеличения радиального усилия прижатия набивки к валу нижняя поверхность нажимной втулки и верхняя поверхность грундбуксы делаются конусными.

В качестве набивок чаще всего используются ФУМ, плетеный асбестовый шнур (сухой, пропитанный графитом, тальком или фторопластовой суспензией, с медной или алюминиевой проволокой внутри), просаленные хлопчатобумажные и пеньковые шнуры, войлочные кольца. С точки зрения химической стойкости и коэффициента трения лучшей набивкой является ФУМ, однако его применение ограничивает высокая твердость (при затяжке сальника требуются большие усилия) и высокая стоимость.

Сальниковые уплотнения применяются при давлениях в аппарате 0.6÷4 МПа, пропитанные набивки используются при температурах до 100 оС, ФУМ – до 250 оС,

20