АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция

Выбор типа мотор – р

Читайте также:
  1. A) Выборочной совокупностью
  2. II Выбор схемы станции
  3. III. Из-за чего шла борьба на выборах?
  4. А) Первичный выбор жизненного пути.
  5. Аксиально-поршневые насосы и гидромоторы
  6. Аналитическая работа при выборе и обосновании стратегии развития предприятии
  7. Аудиторская выборка
  8. Билет № 30 Анализ учения русского философа (по выбору)
  9. Билет № Анализ учения зарубежного философа (по выбору)
  10. Борьба политических сил России за выбор пути дальнейшего развития (февраль - октябрь 1917 г.)
  11. В месяцах Сенсорные и сенсомоторные акты
  12. В ряде стран при регистрации кандидата на выборные долж-

           
   
а сальниковое; б) - торцевое
 
б сальниковое; б) - торцевое
 
 
Рис.3.3. Уплотнения: а - сальниковое; б - торцевое


Выбор типа мотор-редуктора. В качестве приводов могут быть использованы мотор-редукторы типа ВОМ, ВДМ, МПО-1 и МПО-2 (рис 3.4, 3.5). Это агрегаты, в которых конструктивно объединены электродвигатель и редуктор. Исходными данными для выбора мотор-редуктора служат требуемая мощность мешалки Рм и частота ее вращения nм. По табл. 27 выбирают типоразмер мотор-редуктора по условию Рдв ³ Ртр , nТ = nм, где Рдв – мощность электродвигателя; nТ - частота вращения выходного (тихоходного) вала мотор-редуктора. Требуемую мощность электродвигателя Ртр определяют по условию

,

где Р м - мощность на валу мешалки, кВт; h1 - КПД подшипников, в которых установлен вал (в соответствии с конструктивной схемой подшипникового узла); h2- КПД механической передачи (редуктора); h3КПД, учитывающий потери мощности в уплотнении; h4 - КПД, учитывающий потери в муфте. Значения КПД элементов привода принимают по табл. 28.

.

б
а
б)

 

Рис. 3.4. Мотор-редукторы: а - МПО1; б - МПО2

 

б

 
 

 


В соответствии с выбранным типоразмером мотор-редуктора в табл. 29 - 37 приведены технические данные и основные размеры редукторов и комплектующих электродвигателей.

Выбор типа муфты. Для соединения вала мешалки с валом мотор-редуктора используют продольно-разъёмную, упругую втулочно-пальцевую или зубчатую муфты. С помощью продольно-разъёмной и зубчатой муфт возможно соединение валов одина­кового диаметра, а с помощью упругой втулочно-пальцевой муфты - соединение валов разных диаметров. Тип муфты определяется конструктивной схемой опорного узла вала.

Продольно-разъёмные муфты (рис 3.6, табл.38) изготовляют для диаметров валов от 30 до 125 мм. Корпус с продольным разъёмом состоит из двух полумуфт. На наружные поверхности полумуфты надевают кольца, кото­рые стягивают шпильками и гайками. За счёт конусности наружных поверхностей полумуфты кольцами прижимаются к соединяемым валам. Концы валов обрабатывают под фикси­рующее кольцо, состоящее из двух половин, скрепляемых пружинами.



Рис. 3.6. Продольно-разъемная муфта

 

 

Зубчатая муфта (рис.3.7, табл. 39) состоит из двух втулок 1 с наружными зубьями, закрепленных на концах валов и охватывающих обоймы 2 с внутренними зубьями.

 


Рис.3.8. Муфта упругая втулочно-пальцевая

 

 

Втулочно-пальцевая муфта (рис.3.8, табл.40) включает в себя две полумуфты 3 и 4, насаживаемые на концы валов. Полумуфты соединены между собой пальцами 2 с надетыми па них резиновыми втулками 1.

Размеры муфты подбирают по диаметру вала мотор- редуктора d , и расчётному моменту Тр следующим образом:

1) Определяют угловую скорость вращения вала:

с-1 ,

где n - частота вращения мешалки.

2) Вычисляют вращающий момент на валу:

н×м ,

где Р - мощность на валу мешалки кВт;

3) Определяют величину расчётного момента:

Тр = k×Т,

где k - коэффициент режима работы, учитывающий условия эксплуатации ( k,= 1.1 - 1.2 для турбинных и трёхлопастных мешалок; k=1.2 - 1.5 - для рамных и лопастных мешалок);

4) по табл. 38 - 40 выбирают размеры соответствующей муфты.

Выбор стойки и опоры. Стойка имеет вид усечённого конуса, выполняемого из чугуна, с тремя опорными поверхностями (рис 3.9) . На верхней опорной поверхности монтируют мотор– редуктор, для чего в этой поверхности предусмотрены сквозные отверстия. Средняя поверхность служит для установки подшипникового узла, нижняя опорная поверхность предназначена для соединения стойки с опорой (бобышкой) 7 (см. рис.3.1, 3.2). Для удобства монтажа и демонтажа мотор-редуктора под опорной поверхностью предусмотрены окна размером 50x70 мм. Опора

(рис. 3.10) представляет собой бобышку с центральным отверстием размером d для вала и двумя рядами периферийных отверстий с резьбой для крепления стойки и уплотнения. Для установки опоры на эллиптических крышках путём сварки предусмотрено кольцо.

‡агрузка...

 

 
 

 

 


Опоры, устанавливаемые на плоских крышках, таких колец не имеют. Их приваривают непосредственно к крышке аппарата. Размеры стоек приведены в табл. 41. Следует отметить, что высота стоек Н принимается конструктивно при выполнении этапа 5. В табл. 41 указана ее минимальная высота Н. Размеры опор приведены в табл. 42.

Выбор опор и стоек осуществляют после подбора мотор- редуктора и определения его габаритных и присоединительных размеров. По диаметру D расположения центров отверстий в опорном фланце

 
 

 

 


(опорной поверхности) мотор–редуктора по табл. 41 выбирают стойку, у которой центры отверстий в верхней опорной поверхности 1 выполнены на том же диаметре D. Опору с помощью болтов (шпилек и гаек) соединяют со стойкой. Поэтому диаметр центров отверстий,выполненных на нижней опорной поверхности стойки 3, должен быть согласован с диаметром центров отверстий с резьбой в опоре (рис 3.9, 3.10).

б)
В опоре предусмотрено глухое отверстие D2 для установки уплотнения. Геометрические размеры уплотнения подбирают по диаметру D2 и уточняют по диаметру вала d5 на выходе из подшипникового узла, а именно: значение диаметра отверстия в уплотнении d должно быть ближайшим к значению d5 (рис 3.3, 3.11).

Разработка эскизного варианта завершается выполнением на миллиметровке формата А1 чертежа общего вида аппарата в масштабе 1:10 или 1:15 с допускаемыми упрощениями (по ГОСТ 2.109-73) . На этом чертеже рекомендуют изобразить главный вид аппарата с приводом и вид сверху. Положение ступицы мешалки на валу определяются расстоянием hм от середины ступицы до днища аппарата. Конструкции мешалок и способы их крепления на валу приведены на рис. 1 – 6 прил.2. Размеры мешалок принимают по табл. 43 – 46 прил.1.

Для корпусов с эллиптическим днищем турбинную и трёхлопастную мешалки располагают на расстоянии hм = dм,рамную и лопастную – на расстоянии hм = 0,1dм .

Для корпусов с коническим днищем трёхлопастную, лопастную и турбинную мешалки располагают на расстоянии hм, равном высоте конической части днища hм = HD , рамную – на расстоянии hм = 0,1dм.

3.3 Последовательность проектирования и расчёта перемешивающего устройства

 

Проектирование и расчет перемешивающего устройства осуществляют в следующей последовательности:

1) выполняют проектный расчет и конструирование вала и
подшипникового узла;

2) разрабатывают эскизную компоновку перемешивающего
устройства;

3) выполняют проверочный расчет вала;

4) проверяют пригодность подшипников, уточняют конструкцию подшипниковых узлов.

3.4. Проектный расчёт и конструирование вала и подшипникового узла

 

Проектный расчёт вала. Расчёт выполняется по напряжениям кручения. Целью расчёта является определение наименьшего диаметра вала. Исходными данными являются мощность на валу Р (кВт) и частота вращения мешалки n (об/мин).

Рассчитывают угловую скорость вала:

, сек-1 . (3.1)

Вычисляют вращающий момент

, Н×м . (3.2)

 

Определяют наименьший диаметр вала:

, мм , (3.3)

где =25 … 40 Мпа.

Конструирование вала и подшипникового узла. Конструкция вала определяется деталями, которые на нём крепятся, конструктивным оформлением подшипниковых узлов и способом соединения вала перемешивающего устройства с валом редуктора.

Для соединения валов применяют разные типы муфт. Соединение вала редуктора с валом перемешивающего устройства продольно-разъёмной муфтой считают жёстким. Втулочно-пальцевая и зубчатая муфты образуют подвижное соединение валов.

Подшипниковый узел (рис 3.11 – 3.12) состоит из корпуса 1, внутри которого установлен один радиальный или два радиально-упорных подшипника качения 2. Между подшипниками установлена распорная втулка 3(рис.3.12). Для фиксации вала в осевом направлении предусмотрена круглая шлицевая гайка 4, которая предохраняется от самоотвинчивания стопорной многолапчатой шайбой 5. Корпус закрыт крышками 6, в сквозных отверстиях которых установлены манжетные уплотнения. 7.

 

1213

 

 

 
 
Рис.3.11. Конструкция подшипникового узла с радиальным подшипником


Рассмотрим порядок конструирования консольного вертикального вала с двумя подшипниками качения (рис. 3.12).

1. Верхний конец вала соединяют с валом редуктора стандартной муфтой. Если соединение валов подвижное (с помощью зубчатой или упругой втулочно-пальцевой муфты), то диаметр d1=(0,8...1)d. Длину этого участка вала принимают равной l1»(1...1,5)d1 и уточняют по размерам муфты. В случае жесткого соединения валов продольно-разъёмной муфтой, его диаметр d1 рекомендуют принимать равным диаметру d выходного (тихоходного) вала редуктора.

2. Диаметр вала d2 под уплотнение (в крышке подшипникового узла) берут равным d1+(4...7).мм и округляют до ближайшего стандартного из ряда: 30,32,34,36,38,40,42,45,48,50, 53,56,60,67,67.75.80,85,90,95.100, 105, 110,120. Длина этого участка l2 определяется конструктивно с учётом размеров верхней крышки:

l2 »(в+s) + 10 мм, где в - ширина манжеты, s = 5 - 8 мм - толщина крышки в месте установки манжеты. Размеры манжетных уплотнений выбирают по диаметру вала d2 (табл. 47). Остальные размеры крышки – см. стр.40.

3. Диаметр участка с резьбой под шлицевую гайку d3 = d2 + (2…4) мм должен быть согласован с размером резьбы в гайке (табл.17, прил.1). Длина данного участка l3»(Н+S) + 5мм. Толщина шайбы S – табл.2.18, прил.1.

4. Следующий участок вала предназначен для посадки подшипника. Его диаметр d4 > d3 должен быть согласован с диаметром отверстия внутреннего кольца подшипника. На стадии эскизного проекта первоначально принимают шариковые радиально-упорные подшипники лёгкой серии (рис 3.13, табл. 49, прил.1). Длина этого участка вала l4 » В + 5, где В - ширина подшипника.

5. Между подшипниками качения устанавливают распорную втулку, внутренний диаметр которой равен диаметру d4. Наружный диаметр втулки dвт = d4 + (6…8) мм. Длина lвт»2D, где D - диаметр наружного кольца подшипника (табл.49, прил.1). Для удобства монтажа диаметр вала под втулкой принимают на 4 - 5 ммменьше значения d4.

 

 

       
   
 
 
Рис. 3.12. Конструкция подшипникового узла с двумя радиально-упорными подшипниками

 


6. Для упора нижнего подшипника диаметр вала увеличивают: d5 » dвт. Длина l5 этого участка вала принимается конструктивно, аналогично l2, с учётом размеров нижней крышки подшипникового узла l5»(в+s) + 10 мм. Размеры манжеты выбирают по табл. 47 прил.1 в зависимости от диаметра d5. Размеры крышки - см. пункт 2.

 

б
а

 

 
 
Рис.3.13.Подшипники качения: а – шариковый радиальный; б – шариковый радиально-упорный; s = 0,15(D-d); Dш = 0,32(D-d)
б)

 


7. Диаметр d6 следующего участка вала необходимо согласовать с диаметром отверстия в сальниковом или торцевом уплотнении (табл. 51,52 прил.1).

8. Участок вала d7 в месте посадки мешалки принимают равным диаметру отверстия в ступице мешалки dст (табл.43 – 46 прил.1, рис.5 – 6 прил.2).

а)
Порядок конструирования консольного вала с одним радиальным шариковым подшипником качения (рис.3.1 б) аналогичен рассмотренному.

При конструировании однопролетного вала (см. рис.3.1 б,

3.2 б) диаметр посадочного участка вала должен соответствовать размеру d1 в концевой опоре скольжения (рис 3.17, табл. 53 прил.1).

Конструирование корпуса и крышек подшипникового узла. После определения геометрических размеров ступеней вала определяют размеры деталей, входящих в подшипниковый узел

(рис 3.11 и 3.12).

Толщину стенки корпуса подшипникового узла s принимают равной 10-12 мм. Диаметр резьбы винтов dв для крепления крышек к корпусу и их число z назначают в зависимости от наружного диаметра подшипника D:

 

D, мм 80 - 90 100 - 140 150 - 200
dв ,мм М8 М10 М12
z

 

Рис. 3.14. Крышка подшипникового узла

 

Размеры винтов приведены в табл. 15 прил.1. Наружный диаметр крышки Dк »D + 4dв. Диаметр центров отверстий под винты Dв »D + 2dв. Толщина крышки в месте установки винтов d = 8¸10 мм. Толщина крышки в месте установки манжеты d0 = 5¸8 мм. Остальные размеры крышек (рис.3.14) зависят от размеров манжеты, размер l принимается конструктивно.

В конструкции, представленной на рис.3.12, для удобства монтажа подшипников часть внутренней поверхности корпуса (между торцами подшипников) выполняют на 2 мм больше, чем диаметр подшипника D, длина этой части корпуса равна длине распорной втулки. К корпусу приварен фланец толщиной d = 10 мм с отверстиями d=1,1 dв для крепления подшипникового узла в стойке привода.

3.5. Разработка эскизного проекта перемешивающего устройства.

 

Эскизную компоновку выполняют масштабе 1:1 на миллиметровой бумаге формата А2 или А1. Для получения представления о конструкции и размерах деталей перемешивающего устройства достаточно одной проекции.

Последовательность выполнения эскизного проекта:

1. Провести осевую линию в середине короткой стороны листа.

2. В верхней части листа вычертить верхнюю опорную поверхность стойки. Определить положение верхнего торца выбранной муфты. Для этого от верхней опорной поверхности стойки отложить вниз отрезок L2 L1 (см. размеры выбранного мотор–редуктора).

3. От полученной линии отложить вниз отрезок, равный длине выбранной муфты L (Н). Последняя линия будет являться торцом участка вала d2.

4. Отступив вниз примерно на 10 мм, провести линию, определяющую положение верхней крышки подшипникового узла. Следующая линия определяет толщину крышки в месте установки манжетного уплотнения, и вычертить «карман» для манжеты по размерам, приведенным в табл.47 прил.1.

5. Между внутренней поверхностью крышки и торцом участка вала диаметром d3 оставить примерно 10 мм.

6. Вычертить контуры круглой шлицевой гайки и стопорной шайбы.

7. Вычертить по контуру верхний подшипник. Отложить от его нижнего торца расстояние, равное длине распорной втулки lвт, и вычертить контуры нижнего подшипника. Для схемы с одним подшипником качения в стойке перейти к пункту 8.

8. От торца нижнего подшипника отложить примерно 5-7 мм. Этим определяется положение внутренний поверхности нижней крышки.

9. Вычертить контуры нижней крышки и участка вала диаметром d5.

10. От наружной поверхности нижней крышки отложить примерно 20 мм. Этим определяется положение сальникового или торцового уплотнения.

11. Вычертить контуры выбранного уплотнения, крышки (дочертить) и корпуса подшипникового узла. Уплотнение и стойку закрепить на опоре привода.

3.6. Проверочный расчёт вала

 

Основными критериями работоспособности валов перемешивающих устройств являются виброустойчивостъ и прочность.

Прежде чем приступить к расчёту вала, необходимо выбрать расчётную схему и определить длину расчётных участков вала.

Выбор расчётной схемы. Каждому конструктивному решению крепления вала соответствует своя расчетная схема.

1. Жесткое соединение валов мотор-редуктора и мешалки (продольно-разъёмной муфтой). Если при этом вал опирается на один радиальный подшипник качения, установленный в стойке аппарата (рис.3.1 а), то такому конструктивному решению соответствует расчётная схема 1 (рис.7 прил.2). Если опорой вала служит подшипник скольжения, установленный на днище аппарата

(рис.3.1 б), данному конструктивному решению соответствует расчётная схема 2 (рис.8 прил.2).

2. Подвижное соединение валов (втулочно-пальцевой или зубчатой муфтой). Если опорами вала является два радиально-упорных подшипника качения (рис.3.2 а), такому решению соответствует расчётная схема 3 (рис.9 прил.2). Если верхней опорой является радиально-упорный подшипник качения, размещенный в стойке, а второй - подшипник скольжения, установленный на днище аппарата (рис.3.2 б), то данному решению соответствует расчетная схема 4 (рис10 прил.2).

Расчёт на виброустойчивость. Расчет осуществляют в следующей последовательности:

1. Определить массу единицы длины вала:

кг × м, (3.1)

где r =7,85 ×10 3 кг/м3 - плотность материала вала; d (d6) - диаметр вала в месте уплотнения, м.

2. Вычислить момент инерции поперечного сечения вала:

. м4 . (3.2)

3 Определить значение коэффициентов:

, , (3.3)

где Мм - масса мешалки, кг (табл.43 – 46 прил.1), l1 , L – значения длин соответствующих участков вала, м (по расчетной схеме и компоновке или чертежу).

4. В соответствии с выбранной расчётной схемой определить коэффициент a (рис. 7 – 10 прил.2).

5. Определить критическую скорость вала :

, с -1 , (3.4)

где Е = 2 • 1011 - модуль продольной упругости вала.

Проверить выполнение условия

. (3.5)

Если условие (3.5) не выполняется, то необходимо увеличить диаметр вала d6 в месте установки уплотнения (см. табл. 51 – 52 прил.1) и повторить расчет. При этом надо учесть, что эта мера приведёт к изменению размеров всех ступеней вала и деталей, расположенных на нём.

Расчёт на прочность. Расчёт предусматривает определение эквивалентных напряжений вала в опасных сечениях (в местах с наибольшим изгибающим моментом). Выбор таких сечений выполняют после построения эпюр изгибающих и крутящих моментов.

Изгиб вала происходит под действием инерционных сил, возникающих вследствие несбалансированности масс мешалки и вала.

Последовательность расчёта:

1. Определить эксцентриситет центра массы перемешивающего устройства:

е = 0.5 × 10-3 + 0,03× Dмеш , (3.6)

где Dмеш - диаметр мешалки, м.

2. Определить значение приведённой массы мешалки и вала

, (3.7)

где q - коэффициент приведения распределённой массы вала к сосредоточенной массе мешалки.

Для 1-й расчётной схемы .

 

Для 2-й расчётной схемы .

где .

Для З-й расчётной схемы .

 

Для 4-й расчётной схемы .

3. Определить радиус вращения центра тяжести приведенной массы мешалки и вала:

. (3.7)

4. Определить центробежную силу:

, (3.8)

где Мпр - приведённая масса мешалки и вала, кг; r - радиус вращения центра тяжести приведённой массы, м.

5. В соответствии с выбранной расчетной схемой вала определить радиальные реакции в опорах.

 

Для 1-й схемы , .

Для 2-й схемы , .

Для З-й схемы , .

Для 4-й схемы , .

 

6. Построить эпюры изгибающих и крутящих моментов и определить величины изгибающих моментов в опасном сечении вала. Для 1-й расчётной схемы опасным является сечение под подшипником, для 2-й и 4-й - сечение в месте посадки мешалки, для 3-й схемы – сечение под нижним подшипником.

7. Определить напряжение изгиба и напряжение кручения в опасном сечении:

, н/мм2 ; (3.9)

, н/мм2 . (3.10)

8. Рассчитать эквивалентное напряжение и проверить выполнение условия

. (3.11)

Значение допускаемого напряжения рассчитывают по формуле , (3.12)

где - предел выносливости материала вала . Значение предела прочности s в берут из табл. 54 прил.1. S min - минимальный запас прочности вала (ориентировочно S min= 2); Кs - коэффициент концентрации напряжений, который для 1-й и 3-й схем: Кs= 1,2 - 1,5 (опасное сечении под подшипником), а для 2-й и 4-й схем: Кs = 1,5 - 2(опасное сечение под мешалкой ослаблено шпоночным пазом).

3.7.Проверочный расчёт шпонок

 

Призматические шпонки проверяют на смятие. Проверке подлежат две шпонки - в месте посадки полумуфты и в месте установки мешалки.

Условие прочности:

, (3.13)

где d - диаметр вала в месте установки шпонки; 1р = (1в) - рабочая длина шпонки со скругленными торцами в мм (1-полная длина шпонки); в,h,t - стандартные размеры (табл.55 прил.1, рис. 3.15); [sсм] = 80 - 150 н/мм2 - допускаемое напряжение на смятие.

 

 

 
 
Рис. 3.15. Соединение призматической шпонкой


1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |


Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.046 сек.)