Коротко о файле:СПбГТИ / Кафедра "Механики" / Разработка в соответствии с исходными данными эскизного, технического проектов и фрагментов рабочей конструкторской документации на типовой вертикальный аппарат с механическим перемешивающим устройством. Аппарат предназначен для проведения процесса перемешивания в жидкофазной системе при заданных давлении, температуре и свойствах рабочей среды с сохранением работоспособности в рабочих условиях в течение заданного срока службы. / Состав: 6 листов чертежи(сборочный чертеж, общий вид, ступица, лопасть, мешалка) + спецификация + ПЗ (50 страниц)
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ПРОЕКТА
2 ЭСКИЗНЫЙ ПРОЕКТ
2.1 Расчетная температура
2.2 Выбор конструкционных материалов
2.3 Определение допускаемых напряжений конструкционного материала
2.4 Определение рабочего, расчетного, пробного и условного давлений
2.5 Выбор и определение параметров комплектующих элементов
2.6 Оценка надежности выбранного варианта компоновки аппарата
3 ТЕХНИЧЕСКИЙ ПРОЕКТ
3.1. Расчет элементов корпуса аппарата
3.1.1. Определение коэффициентов сварных швов и прибавки для компенсации коррозии
3.1.2 Определение расчетной толщины стенок оболочек из условия прочности
3.1.3 Определение расчетной толщины стенок оболочек из условия устойчивости
3.1.4 Определение исполнительной толщины стенок оболочек
3.1.5 Определение допускаемых давлений
3.1.6 Укрепление отверстий
3.1.7 Расчёт фланцевых соединений корпуса и люка
3.1.8 Расчёт монтажных цапф корпуса и опор аппарата
3.2 Элементы механического перемешивающего устройства
3.2.1 Расчёт вала мешалки на прочность и виброустойчивость
3.2.2 Расчёт подшипников вала мешалки
3.2.3 Расчёт мешалок
3.2.4 Расчёт шпоночного соединения ступицы мешалки с валом
3.2.5 Расчёт муфт
Заключение
Список использованной литературы
Исходные данные для проектирования:
Наименование
Обозначение
Величина
Размерность
Параметры корпуса
Обозначение корпуса
ОК
00
Внутренний диаметр
D
2000
мм
Номинальный объем
V
выв
8,0
м3
Внутренние устройства
З
Параметры мешалки
Тип мешалки
01
Диаметр мешалки
dм
630
мм
Частота вращения
n
250
об/мин
Мощность на перемешивание
NM
1,9
кВт
Технологические параметры
Избыточное давление в корпусе
Ри
0,4
МПа
Остаточное давление в корпусе
Ро
0,02
МПа
Давление в рубашке
Рруб
-
МПа
Уровень жидкости
Нс
2,2
м
Температура среды
tc
100
°С
Параметры среды
Основной компонент
HNO3
-
Плотность
Рс
1050
кг/м3
Концентрация
Со
10
массовые %
Срок службы аппарата
Та
16
лет
В данном аппарате производится перемешивание 10-% азотной кислоты (HNO3) при температуре 100 ºС. Исходя из этих данных выбираем двухслойную сталь. Основной слой - нестойкая (П > 3,0∙10-3 м/год) сталь Ст3сп5 , легирующий слой - вполне стойкая (П ≤ 0,1∙10-3 м/год) сталь 12Х18Н10Т для корпуса аппарата по таблице Б.1<1> (коррозионная стойкость металлов, сплавов и защитных покрытий), потому что есть контакт с рабочей средой.
По таблице рекомендации по выбору сталей для изготовления элементов аппарата Б.2 <1> двухслойная сталь применяется для изготовления оболочки корпуса. Для фланцев корпуса применяется котловая сталь 20К. Для люка, внутренних устройств, мешалки, вала и крепежных изделий мешалки (болт, гайка, шайба, шпонка) используется сталь 12Х18Н10Т, потому что есть контакт с рабочей средой.
Материал для опор лап аппарата и цапфы – сталь Ст3сп5.
Материал для крепежных изделий фланцевых соединений, муфты вала (шпонка) и уплотнения (шпилька) – сталь 14Х17Н2.
Материал уплотнительной прокладки – паронит электролизерный.
Заключение
В данной работе спроектирован аппарат, имеющий следующие основные показатели надежности:
В ходе расчетов аппарат оценивался по критериям работоспособности:
прочность корпуса аппарата при рабочем давлении, исполнительная толщина стенок крышки, цил. обечайки соответственно 10 и 8 мм. Условия прочности выполняются, при рабочем давлении ррв = 0,42 МПа и остаточном ро = 0,00 МПа предельно допустимые внутреннее рдоп.в. и наружное рдоп.н. давления равны соответственно 0,6 и 0,097 МПа;
Герметичность обеспечивается усилием затяжки 1.448·10^6 Н. При этом запас герметичности nг = 1.37, условия прочности болтов в условиях монтажа и эксплуатации выполняются;
Грузоподъемность опор-лап и цапф и устойчивость ребер опор. Выбранный типоразмер опор-лап и цапф можно выбрать, так как расчетные нагрузки на одну опору G р.оп и цапфу G р.ц не превышают допустимых нагрузок на опору и цапфу ц (29071 Н и 13555 Н; 63 и 40 кН соответственно). Также выполняются условия прочности бетона фундамента;
Условие прочности выполняется, максимальные напряжения на кручение вала кр меньше допускаемых напряжений на кручение <τ>кр (2,22 МПа и 56,25 МПа соответственно). Вал виброустойчив и работает в зарезонансной зоне (гибкий вал), предельная угловая скорость ω_(кр мин.)=250.7 об/мин; ω_(кр макс.)=308.7 об/мин
прочность шпонки на смятие. Условие прочности выполняется, напряжение смятия на боковой поверхности шпонки σсм меньше допускаемого напряжения <σ>′ (6.395 МПа и 148.5 МПа);
Проведенные расчеты показали, что аппарат будет способен пройти испытания Госгортехнадзора и функционировать в течение заданного срока службы при нормальной эксплуатации.
Далее приведены техническая характеристика аппарата и технические требования на изготовление и испытание.
Техническая характеристика
1. Объем номинальный - 8,0м, объем рабочий - 6,4 м
2. Среда в аппарате: HNO3, температура 100 °С, плотность - 1050 кг/м
3. Срок службы - 16 лет
4. Наработка на отказ - 4652,16ч.
5. Давление в корпусе рабочее:
избыточное = 0,42 МПа
остаточное = 0,02 МПа
6. Давление в корпусе расчетное предельное:
избыточное не более = 1,0 МПа
остаточное не менее = 0,003 МПа
7. Мощность электродвигателя привода типа 1, исполнения 3, габарита 1:
расчетное = 1,9 кВт
номинальное = 3,0 кВт
8. Коэффициент полезного действия привода - 0,932
9. Частота вращения вала мешалки:
рабочая = 250 об/мин
предельная = 308.7 об/мин
10. Масса аппарата в рабочем состоянии не более 11,8 т
