Подбор подшипников качения.

Для подшипников качения приводного вала мешалки, установленных в наиболее нагруженной верхней опоре, воспринимающей действие осевых и радиальных сил, выполняется проверочный расчет.

Радиальные нагрузки, действующие на подшипники валов стандартных аппаратов с мешалками, при соблюдении условия их виброустойчивости незначительны. Поэтому проверка нагрузочной способности подшипников выполняется по ОСТ 26-01-1225-75 в соответствии с условием:

F ≤ [F],

где F – расчетное осевое усилие, действующее на вал мешалки, Н.

 

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_s – коэффициент режима работы, при работе с небольшими перегрузками, К_s = 1,0;

К_t – температурный коэффициент, при рабочей температуре подшипника 100 ⁰С, К_t = 1. (Дунаев, Леликов, с.117)

 

Долговечность подшипника определяется:

где L – долговечность подшипника, млн. оборотов;

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

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 шариковый радиальный однорядный подшипник 308 (по ГОСТ 8338-75) и шариковый двухрядный упорный 38208. (по ГОСТ 7872-89)

В нижнюю опору устанавливаем шариковый радиальный сферический двухрядный 1210. (по ГОСТ 28428-90)

 

Опора А.

Расчёт подшипника 308.(Дунаев, Леликов) (d=40)

С=41кН, F_r = 60,1 H, F_a = 271Н, x=0,56; y=1,71.

, условие выполняется.

 

Расчет подшипника 38208. (d=40)

С=46,5кН, F_a = 271Н.

P=1,0×1,2×271=325Н.

L=0,8×(46500/325) ³=2343143млн. об.

L_h=(2,3×10¹²)/(60×200)=192000000>10000 часов. Условие выполняется.

 

Опора В.

Расчёт подшипника 1210. (d=50)

С=41,5кН, F_r = 76,9 H, F_a = 944 Н, x=1; y=2,54.

L=0,8×(41500/2937)³=2257млн. об

L_h=(2257×10⁶)/(60×200)=0,19×10⁶ >10000 часов, условие выполняется.

 

Эскиз расположения подшипников на валу представлен на рисунке 4.

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.

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

где N – расчетная мощность, Вт;

n – частота вращения мешалки,

где l – длина лопатки, м;

Определим диаметр диска:

Из условия прочности необходимый расчетный момент сопротивления лопатки при изгибе в расчетном сечении определяется по формуле:

,

для стали Х18Н10Т по ГОСТ 5632-72 . [с.11, табл. 1.2];

,

W ≤ W_ф – условие выполняется.

Номинальная расчетная толщина лопатки :

;

Конструктивная толщина лопатки S:

Эскиз мешалки представлен на рисунке 7.