С перемешивающим устройством

 

Цель работы: Рассчитать кольца жесткости, подкрепляющие цилиндрическую обечайку корпуса вертикального аппарата с перемешивающим устройством (рис. 5.10), работающего под вакуумом.

Задание: Остаточное давление р_ост, МПа; внутренний диаметр D, м; длина обечайки l, м; толщина стенки s=0, 006, м; прибавка к расчетной толщине стенки с, мм; материал – листовой прокат из стали 12Х18Н10Т; допускаемое напряжение и модуль продольной упругости при рабочей температуре t = 100°С: [σ ] = 152 МПа, Е = 2 10⁵ МПа; масса крышки с приводом m, кг.

 

Методика расчета

 

Расчетное наружное давление р_н.р.= р_а – р_ост МПа, где р_а – атмосферное давление, р_а = 0, 1 МПа.

Расчетная осевая сжимающая сила

. (5.81)

Расчетная длина обечайки в целом

, (5.82)

где H = 0, 25D, мм – высота стандартного эллиптического днища аппарата.

Расчетная длина обечайки между кольцами жесткости l_R при равномерном их размещении может быть определена в первом приближении из формулы (5.83):

, (5.83)

где n _и = 2, 4 – коэффициент запаса устойчивости обечайки в рабочем состоянии.

Рис. 5.10. Аппарат с эллиптическим днищем, крышкой и перемешивающим устройством (а), работающий под вакуумом, и расчетная схема (б) его цилиндрической обечайки: 1 – корпус; 2 – мешалка; 3 – вал; 4 – труба для передавливания; 5 – привод; 6 – крышка; 7 – люк-лаз

 

Тогда количество колец ; отсюда , м.

Принимаем решение: расположить кольца жесткости с внешней стороны обечайки, не подвергающейся коррозионному воздействию обрабатываемой среды, и изготовить их из низколегированной стали 16ГС (прокат). Тогда в рабочих условиях допускаемое напряжение и модуль продольной упругости кольца будут иметь следующие значения: [σ ]_к = 160 МПа и Е_к = 1, 92 10⁵ МПа.

Линейная (окружная) рабочая нагрузка на податливое кольцо жесткости, МН/м

, (5.84)

где R = D/2, м.

Условие применимости формулы выполняется:

, (5.85)

где l ₁ = l_R.

Размеры кольца жесткости прямоугольного профиля. Минимальный момент инерции сечения кольца, м⁴

, (5.86)

где n_k.u. – коэффициент запаса устойчивости податливого кольца жесткости, n_k.u. = 5; R _ср – средний радиус кольца (принимается конструктивно).

Так как для плоских колец при соотношении высоты и ширины кольца h = 5b, момент инерции, м⁴

, (5.87)

где , тогда h = 5b.

Площадь сечения кольца , м², должна быть больше .

Эффективная длина стенки обечайки, м

. (5.89)

Эффективный момент инерции расчетного поперечного сечения кольца жесткости, м⁴

, (5.90)

где e = (h+s)/ 2, м.

Коэффициент жесткости обечайки с кольцами жесткости

. (5.91)

Допускаемое наружное давление для участка обечайки между кольцами жесткости:

– из условия прочности, МПа

; (5.92)

– из условия устойчивости в пределах упругости при l_R< l ₀

; (5.93)

; (5.94)

– с учетом обоих условий, МПа

. (5.95)

Допускаемое наружное давление для обечайки с кольцами жесткости в целом:

– из условия прочности, МПа

; (5.96)

– из условия устойчивости в пределах упругости при

(5.97)

; (5.98)

– с учетом обоих условий, МПа

. (5.99)

Допускаемое наружное давление для обечайки, подкрепленной кольцами жесткости,

. (5.100)

Допускаемая осевая сжимающая сила:

– из условия прочности, МН

; (5.101)

– из условия устойчивости в пределах упругости при L/D < 10, МН

; (5.102)

– с учетом обоих условий, МН

. (5.103)

Условие устойчивости обечайки, подкрепленной кольцами жесткости:

. (5.104)

Порядок оформления отчета. Отчет о расчетно-проектной работе включает в себя следующие разделы:

– цель работы;

– теоретическую часть, в которой приводятся основы расчета;

– расчетную часть. в которой дается расчет колец жесткости вертикального аппарата по предлагаемому варианту (табл. 5.9);

– графическую часть, содержащую чертеж рассчитанного вертикального аппарата и спецификацию к нему.

Контрольные вопросы

 

1. Как влияет упругость опор вала мешалки на его виброустойчивость?

2. В чем заключаются особенности расчета валов переменного сечения?

3. В чем состоит расчет вала на жесткость?

4. Каковы особенности расчета вертикального вала мешалки на прочность?

5. В чем состоит расчет колец жесткости, подкрепляющих цилиндрическую обечайку корпуса вертикального аппарата работающего под вакуумом?

6. Каково условие устойчивости обечайки, подкрепленной кольцами жесткости?

 

 

Таблица 5.9

Варианты индивидуальных заданий

 

№ Номер варианта	Диаметр аппарата D, мм	Длина обечайки l, мм	Остаточное давление p ост, МПа	Масса крышки с приводом m, кг
			0, 01
			0, 01
			0, 01
			0, 01
			0, 01
			0, 02
			0, 02
			0, 02
			0, 02
			0, 02
			0, 01
			0, 01
			0, 01
			0, 01
			0, 01
			0, 02
			0, 02
			0, 02
			0, 02
			0, 02