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 =50мм

h =10мм

b =16мм

t₁=5,0мм

t₂=5,2мм

Длина шпонки:

l_шп =h_ст–10=130–10=120мм

Расчетная длина шпонки:

l_р = l_шп –b=120–16=104мм

Напряжения смятия рассчитывают:

σ_см=4×Т/(d×b× l_р),

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=4×62000/(50×16×104)=3,15МПа

[σ_см] =146 МПа, σ_см<[σ_см] – 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 2, исполнение 2 (табл.1, Расчет опор)

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_ап+m_среды.+m_пр+m_вала+m_муфты+m_меш+ m_упл..+ 4∙m_оп),

где G_max – максимальный вес аппарата, Н;

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

m_ап – масса аппарата, кг;

m_среды – масса среды в аппарате, 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_ап=642+161+143+4×28=1058 кг

M_среды = V_ном∙ρ_среды = 5,0∙1050=5250 кг;

m_пр = 308 кг, (табл.14, Справочные таблицы)

m_муфты =18,0 кг, (табл.26, Справочные таблицы)

m_меш =27,0 кг, (табл.4, Уплотнения валов)

m_упл = 8,5 кг. (табл.2, Уплотнения валов)

G_max =9,8∙(1058+5250+308+28+18,0+27,0+8,5)=65636Н

G₁=65636/4=16409Н.

Проверка опоры на грузоподъёмность по условию G₁ < [G]

[G]= 63кН, (табл.1, Расчет опор) 16409< 63000 – 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_треб=16409/14=1172мм²;

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]=146–допускаемые напряжения для материала ребер опоры, МПа;

К₂ – коэффициент уменьшения допускаемых напряжений при продольном изгибе, 0,6.

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 (рис.1, Расчет опор) определяем К₁ = 0,63

11<87 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

 

3,3<80 МПа – условие выполняется.

Эскизы опор-лап и опор-стоек представлены соответственно на рисунках 7 и 8.

 

 

3.6. Подбор муфты.

В приводе 2 исполнении 1 габарита 1 установлена фланцевая муфта. Она применяется для соединения строго соосных валов. Муфта состоит из двух полумуфт, имеющих форму фланцев. Полумуфты насаживают на концы соединяемых валов и стягивают болтами. Для центрирования фланцев один из них имеет круговой выступ, а другой – соответствующую выточку. Полумуфта соединена с валом призматической шпонкой.

Фланцевые муфты обеспечивают надежное соединение валов, могут передавать большие моменты и дешевы по конструкции.

Для привода типа 2 исполнения 1 габарита 1 для диаметра вала 50мм подбираем муфту (табл. 26, Справочные таблицы)

Диаметр муфты 220 мм

Крутящий момент не более 1000 Н∙м

Масса муфты 18,0 кг.

Эскиз муфты представлен на рисунке 9.

1 - полумуфта;

2 -вал;

3 - вал с фланцем;

4-болт;

5-гайка;

6-гайка круглая;

7-шайба многолапчатая;

8-шпонка.