Проектирование вертикального аппарата с приводом и мешалкой - Курсовая работа

Московский государственный университет тонких химических технологий имени М.В. Кафедра прикладной механики и основ конструирования «Прикладная механика и основы конструирования» на тему: «Проектирование вертикального аппарата с приводом и мешалкой»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). Вертикальное исполнение толстостенных цилиндрических аппаратов следует предпочитать горизонтальным, т.к. в горизонтальных аппаратах появляется дополнительное изгибающее напряжение от силы тяжести самого аппарата и среды. Иногда применяются плоские днища для аппаратов диаметром меньше 500 мм. 1Установка аппаратов на фундаменте осуществляется при помощи лап и опор. Перемешивание жидких сред в аппарате производится либо механическим, либо пневматическим способами.Для обеспечения работоспособности аппарата он должен обладать следующими свойствами:-прочность при нагружении корпуса аппарата внутренним давлением газообразной или жидкой среды; должны соответствовать требованиям герметичности разъемных и неразъемных соединений деталей корпуса (фланцевых и сварных), что достигается благодаря высокому качеству сварных швов, уменьшению числа разъемных соединений и увеличению плотности подвижных соединений. -Аппараты химического производства обычно работают в тяжелых условиях: подвергаются действию высоких температур и коррозии содержат ядовитые и взрывчатые вещества, поэтому при их расчете применяют запасы прочности более высокие, чем в общем, машиностроении. Герметичность достигается благодаря более высокому качеству сварных швов, уменьшению числа разъемных соединений и улучшению уплотнений. Долговечность и надежность повышается за счет использования материалов, устойчивых к коррозии и действию высоких температур, и контроля за состоянием стенок аппарата, сварных швов и антикоррозийных покрытий.Цель расчета: Определить общий КПД привода Определить общее передаточное отношение механизмаКПД зубчатой передачи (коническими колесами) в закрытом корпусе hкон = 0,97 (источник №1, стр.Расчет требуемой мощности проведем по формулеДля данной установки, используя рассчитанное выше значение требуемой мощности, выберем электродвигатель 4A90L6 (источник №1, стр.При наличии нагрузки, частота вращения вала электродвигателя уменьшается, вследствие скольжения S.Общее передаточное число может быть определено, согласно соотношению:

іобщ = nэд./ np = 936 /120=7,8С другой стороны, общее передаточное отношение может быть представлено как произведение передаточных чисел клиноременной передачи и конического редуктора: іобщ = ікон·ікл/р ікл/р = іобщ / ікон =7,8 /3,15= 2,476 ікон = 3,15 Было выбрано в соответствии со стандартным рядом2.6.1 Определение параметров вала электродвигателя(вращающий момент) nэд = 1000 об/мин Рассчитаем вращающий момент на валу электродвигателя: Мэд = Nтреб/n = 9550·Nтреб/nэд = 9550·1,52/936 = 15,5 Н·мN2 = Nпр·hкл/р·hподш2 = 1,46· 0,97· 0,99 =1,4 КВТ n2 = n1 / ікон = nэд /( ікон· ікл/р) = 936/(3,15·2,476)= 120 об/мин Видно, что при переходе от вала электродвигателя к валу мешалки вращающий момент растет от 15,5 Н·м до 111,4 Н·м. Мощность же падает от 1,52 КВТ до 1,4 КВТ. Частота тоже падает от 936 до 120 об/мин. Таблица 1 - Перечень величин, рассчитанных в главе 2.Определить диаметр меньшего шкива. Определить диаметр большего шкива. Определить расчетную длину ремня. Уточнить межосевое расстояние с учетом стандартной длины ремня. Определить угол обхвата меньшего шкива.Выполним подбор требуемого ремня по номограмме (источник №1, стр.134).Уточнив диаметр по ГОСТ 17383-73 (источник№1, стр.Относительное скольжение ремня берем e = 0,01 как для передачи с регулируемым натяжением ремня (источник №1, стр120) d2 = d1·ікл/р(1-e) = 80·2,476 (1-0,015) = 195 ммСечение клинового ремня типа О по ГОСТ 1284.1-80 имеет вид: где W=10мм; lp=8,5мм; T0=6мм для данного типа ремня.Определение длины ремня проведем по формуле (7.7), источник №1, стр.120Теперь уточним межосевое расстояние для выбранной выше длины ремня по формуле (7.27) источник №1, стр. 130.

a= =365,159 ммОпределим угол обхвата по формуле (7.28) источник №1, стр. 130Число ремней определим по формуле (7.29) источник №1, стр.135. z = (Nтреб CP)/(P0CLCACZ) = (1,52 ·1,4)/(0,58·0,98·0.95·0,95) = 4,14 5 Число ремней следует округлять в большую сторону, так как это требуется для запаса прочности. Параметры, задействованные в формуле (7.29) определяются по таблицам 7.8 и 7.9 в источнике №1, стр. Однако значения P0 для данной длины ремня и количества оборотов в минуту по таблице 7.8. определить не удастся, так как в этой таблице отсутствуют необходимые данные. 7.9) - коэффициент, учитывающий влияние длины ремня (для сечения ремня «А» при длине L = 1800 мм.).

Содержание

Введение

1. Основные требования к химическим аппаратам

2. Кинематический расчет привода

2.1 Определение общего КПД привода

2.2 Определение требуемой мощности электродвигателя

2.3 Выбор типа электродвигателя

2.4 Определение номинальной частоты вращения электродвигателя

2.5 Определение передаточного отношения привода и его ступеней

2.5.1 Определение общего передаточного отношения привода

2.5.2 Разбивка общего передаточного отношения по ступеням

2.6 Определение силовых и кинематических параметров привода

2.6.1 Определение параметров вала электродвигателя (вращающий момент)

2.6.2 Определение параметров ведущего вала редуктора

2.6.3 Определение параметров ведомого вала редуктора

3. Расчет клиноременной передачи

3.1 Подбор типа ремня

3.2 Определение диаметра меньшего шкива

3.3 Определение диаметра большего шкива

3.4 Уточнение передаточного отношения для клиноременной передачи

3.5 Определение межосевого расстояния

3.6 Определение длины ремня

3.7 Уточнение межосевого расстояния

3.8 Определение угла обхвата

3.9 Определение числа ремней

3.10 Определение окружной скорости вращения ремня

3.11 Определение силы натяжения ветви ремня

3.12 Определение силы, действующей на ведущий вал редуктора от клиноременной передачи

3.13 Определение ширины обода шкива

4. Расчет закрытой конической зубчатой передачи

4.1 Выбор материала для передачи

4.2 Проектировочный расчет выносливости передачи по контактным напряжениям

4.2.1 Определение допускаемых контактных напряжений

4.2.2 Определение внешнего делительного диаметра колеса

4.3 Расчет геометрических параметров передачи

4.3.1 Определение числа зубьев шестерни и колеса

4.3.2 Определение внешнего окружного модуля

4.3.3 Определение углов делительных конусов

4.3.4 Определение внешнего конусного расстояния и ширины зуба

4.3.5 Определение внешнего делительного диаметра шестерни

4.3.6 Определение среднего конусного расстояния

4.3.7 Определение среднего окружного модуля

4.3.8 Определение среднего делительного диаметра

4.3.9 Определение параметров зубьев

4.3.10 Определение внешнего диаметра шестерни и колеса по вершине зубьев

4.3.11 Определение среднего окружного модуля

4.3.12 Определение коэффициента ширины шестерни по среднему диаметру

4.3.13 Определение окружной скорости вращения шестерни и колеса

4.4 Проверочный расчет на выносливость по контактным напряжениям

4.5 Проверочный расчет по напряжениям изгиба

4.5.1 Определение коэффициента нагрузки KF

4.5.2 Определение окружной силы в зубчатом зацеплении

4.5.3 Определение коэффициента формы зуба

4.5.4 Определение коэффициента Y?

4.5.5 Определение коэффициента КF?

4.5.6 Определение допускаемых напряжений при проверке зубьев на выносливость по напряжениям изгиба

4.5.7 Определение соотношений [SF]/YF

5. Проектировочный расчет валов редуктора

5.1 Определение диаметра концевой части ведущего и ведомого валов редуктора

5.2 Определение диаметра между концевой частью вала и подшипником

5.3 Определение диаметра вала под подшипником

5.4 Определение диаметра буртика

5.5 Определение диаметра вала под ступицей

5.6 Определение диаметра резьбовой части на конце вала

5.7 Определение диаметра вала под шестерней и колесом

6. Расчет конструктивных размеров конических колес

6.1 Определение длины ступицы

6.2 Определение диаметра ступицы

6.3 Определение толщины обода

6.4 Определение толщины диска

6.5 Определение диаметров отверстий

7. Расчет элементов корпуса редуктора

7.1 Определение толщины стенок картера и крышки

7.2 Определение толщины поясов картера и крышки

7.3 Определение толщины ребер жесткости картера и крышки

7.4 Определение наименьшего зазора между наружной поверхностью внутренних деталей и стенкой редуктора

7.5 Определение диаметра крепежных болтов

7.5.1 Фундаментные болты

7.5.2 Болты у подшипников

7.5.3 Болты, соединяющие основание корпуса и крышки

7.6 Выбор условий смазки редуктора

7.7 Выбор сорта и марки масла

8. Подбор подшипников

9. Расчет шпонок

9.1 Расчет шпонки для шкива клиноременной передачи и конического колеса

9.1.1 Проверочный расчет шпоночного соединения на смятие

9.1.2 Проверочный расчет шпоночного соединения на срез

9.2 Расчет шпонки ведомого вала редуктора

9.2.1 Проверочный расчет шпоночного соединения на смятие

9.2.2 Проверочный расчет шпоночного соединения на срез

9.3 Расчет шпонки муфты МПР

9.3.1 Проверочный расчет шпоночного соединения на смятие

9.3.2 Проверочный расчет шпоночного соединения на срез

10. Расчет муфты

10.1 Выбор муфты

10.2 Проверка муфты на кручение

10.3 Проверка колец на разрыв

11. Расчет допусков и посадок

11.1 Расчет поля допуска на подшипниках ведущего вала

11.2 Расчет поля допуска на ступице конического колеса

12. Проверочный расчет ведомого вала на выносливость

12.1 Расчет сил, действующих на конструкцию

12.2 Эпюры изгибающих моментов для нагрузок, действующих на ведомый вал

12.2.1 Вычислим реакции в подшипниках

12.2.2 Построение эпюры MZ и МКР

12.2.3 Построение эпюры MY

12.3 Выбор опасного сечения на ведомом валу

12.4 Проверочный расчет ведомого вала на выносливость

12.4.1 Расчет коэффициента запаса прочности по нормальным напряжениям ns

12.4.2 Расчет коэффициента запаса прочности по касательным напряжениям nt

12.4.3 Расчет коэффициента запаса прочности n

13. Расчет элементов аппарата

13.1 Расчет толщины стенки обечайки

13.2 Расчет толщины стенки эллиптического днища

13.3 Расчет толщины стенки плоской крышки

13.4 Расчет высоты обечайки

13.5 Расчет высоты эллиптического днища

14. Подбор штуцеров и люка

14.1 Подбор диаметров штуцеров

14.2 Подбор диаметра люка

14.3 Подбор диаметров укреплений отверстий

14.4 Подбор лап

15. Подбор и расчет фланцевых соединений

15.1 Выбор фланцевого соединения

15.2 Расчет податливости болта

15.3 Расчет податливости прокладки

15.4 Расчет усилий от давления, приходящееся на один болт

15.5 Расчет коэффициента основной нагрузки

15.6 Расчет усилия предварительной затяжки

15.7 Усиление предварительной затяжки

15.8 Усиление остаточной затяжки

15.9 Расчет деформации болта и прокладки

15.10 Суммарная сила, растягивающая болт

15.11 Проверка прочности болта

16. Расчет сварных швов

16.1 Расчет стыковых швов на прочность при растяжении-сжатии

16.2 Расчет нахлесточных, угловых и тавровых швов на прочность при срезе

16.3 Расчет катета сварных швов

17. Основные узлы аппарата

17.1 Подбор и назначение концевой опоры

17.2 Подбор и назначение сальникового уплотнения

Список использованной литературы кинематический привод зубчатый редуктор