Расчет вала механического перемешивающего устройства-мешалки
Условия, обеспечивающие работоспособность вала перемешивающего устройства(мешалки), определяются его расчетом на виброустойчивость, жесткость и прочность.
В раннее рассматриваемых методах расчета валов мешалки принят ряд допущений:
1. Разъемный вал, соединенный жесткой муфтой, принят эквивалентным
целому.
2. силовое воздействие на вал уплотнительного устройства (сальникового
или торцового) и податливость опор не учитываются.
3. участки вала, расположенные выше опоры, не учитываются.
4. соединительные муфты и изменение диаметра в пределах привода,
предусмотренные ОСТ 26-01-1225-75, не учитываются.
5. расчет жесткости консольного вала ведется по диаметру наибольшей
протяженности.
В качестве принципиальных схем для расчета валов вертикальных емкостей и аппаратов с механическими перемешивающими устройствами(мешалки) приняты наиболее распространенные в практике аппаратостроения схемы конструкции однопролетных и двухпролетных консольных валов, имеющих по одной шарнирно-неподвижной опоре (сдвоенный радиально-упорный конический подшипник качения) и по одной шарнирно-подвижной опое (сферический двухрядный подшипник качения).
1)Составляется расчётная схема вала (вал консольный).
2) Проверка вала мешалки на виброустойчивость.
Должно выполняться условие:
w меньше или равно 0.7x w1
где W1 — первая критическая угловая скорость вала,рад/сек.
W — угловая скорость вала, рад/с
3)Расчет вала мешалки на прочность
Проведем расчет вала мешалки на кручение и изгиб.
Напряжение от крутящего и изгибающего момента определяется по формулам:
r = (T»)/(0,2xd3e)
б= (M)/(0,1xd3e)
Расчётный изгибающий момент М действия приведённой центробежной силы Fц
определяется в зависимости от расчётной схемы вала. Приведённая центробежная сила (Н) определяется по формуле:
Fц = mпр. x w2 x r ,где mпр. — приведенная сосредоточенная масса вала мешалки ,перемешивающего устройства, кг;
r — радиус вращения центра тяжести приведённой массы вала и перемешивающего устройства, м.
Приведённая сосредоточенная масса вала и перемешивающего устройства (кг) определяется по формулам:
mпр. = mмеш. + q x mв x Lв ,
где mмеш. — масса мешалки, кг;
mв. — единичная масса вала, кг/м;
Lв — длина вала, м;
q — коэффициент приведения распределённой массы к сосредоточенной массе перемешивающего устройства:
где а1 — относительная координата центра тяжести мешалки; а1 = 0, 85;
Радиус r определяется из формулы:
r=(e»)/(1-(w/w1)2)
где e»- эксцентриситет массы перемешивающего устройства с учётом биения вала, м;
e»=e + 0,5 б ,
где е — эксцентриситет центра массы перемешивающего устройства, е = 0,14…0,2 мм;
б — допускаемое биение вала; б = 10 -3м.
Для определения максимального изгибающего момента М, действующего на вал, найдём реакции в опорах RА и RВ:
суммаMa=0: (RBxL2)-(F4xL)=0: сумма MB=0: (RAxL2)-(F4xL1)=0
4)Расчет вала мешалки на жесткость
Расчет вала на жесткость заключается в определении допускаемой величины прогиба. Производится из следующего условия:
fmax. меньше или равно[f] ,
где [f] — допускаемый прогиб вала, в том месте, где вал входит в аппарат (в уплотнение), мм; [Q] = 0,1 мм;
f=(F4/(ExL))x((l1 x l2 x k)/4)+(k2/2)x(l1- (k/3))
где I — осевой момент инерции сечения вала, м 4;
Определяем угол поворота в сферическом подшипнике:
OB=(F4xl1xl2)/(4xExL)
При этом необходимо, чтобы выполнялось условие В меньше или равно [O ], где наибольший допускаемый угол поворота для радиальных сферических шарикоподшипников [ O] = 0,05рад.
