Порядок вибору розрахункової схеми вала.

1) Вибираємо тип привода з відповідною характеристикою за розрахунковою потужністю та швидкістю обертання вала [2, 725].

Приймаємо привод з двома проміжними опорами, мотор-редуктором типу ВО та електродвигуном серії А02.

2) По типу привода визначаємо його основні параметри (потужність і швидкість обертання) [2, 725].

3) По таблицям [2, 730] складаємо розрахункову схему вала та визначаємо геометричні розміри вала у відповідності з розмірами апарата.

В апаратах з перемішуючими пристроями, як правило, застосовуються жорсткі вали, які мають кутову швидкість нижче першої критичної ₀₁ та задовольняючі умові.

 < 0,7₀₁,

де  - дійсна швидкість вала, рад/сек.

₀₁ - перша критична швидкість вала, рад/сек.

Для середовища густина  > 1500 кг/м³ та в'язкість  > 0,3 Па · с умова вібростійкості:

 < 0,55₀₁

2.1 Визначаємо першу критичну швидкість.

(7)

де  - корінь рівняння критичної швидкості.

L - довжина вала, м.

m_в - маса одного погонного метра вала, кг/м.

Е - модуль пружності матеріалу вала, Па.

І - момент інерції поперечного розтину вала, м².

1 - мотор-редуктор; 2 - перехідник; 3 - муфта; 4 - проміжний вал; 5 - стійка;

6 - стійка, 7 - муфта; 8 - ущільнення; 9 - вал перемішуючого пристрою;

10 - проміжний підшипник; 11 - проміжний підшипник.

Рисунок 1 - Розрахункова схема вала

Необхідні дані для розрахунку:

Довжина вала L=1,91м

Відстань між муфтою та ущільненням 1=60мм

Виліт вала 1₁=1,6м

Маса мішалки m_м=5,88кг

Дійсна швидкість вала =41,8рад/сек

Потужність на перемішування N_м'= 1660,3Вт

Допустиме напруження на кручення матеріалу вала [] = 44МПа 2.1.1 Визначаємо діаметр вала з умов міцності

(8)

Приймаємо діаметр вала d_в = 65мм [2, 734]

2.2 Визначаємо корінь рівняння критичної швидкості

2.2.1 Визначаємо коефіцієнт 

(9)

2.2.2 Визначаємо коефіцієнт k

(10)

де m_в - маса одного погонного метра вала, кг.

2.2.2.1 Визначаємо масу одного погонного метра вала

(11)

де _в - густина матеріалу вала, кг/м³

_в = 7850кг/м³

По графіку [1, 231] вибираємо коефіцієнт а в залежності від розрахункової схеми вала, а також від коефіцієнтів  і k,  = 2.

Модуль пружності матеріалу вала Е = 1,92 · 10¹¹ Па [1, 41]

2.2.3 Визначаємо момент інерції поперечного розтину вала.

(12)

Перевіряємо вібростійкість вала

 < 0,7₀₁

41,8 < 0,7 · рад/сек.

41,8 < рад/сек.

Умова вібростійкості вала , міцність та жорсткість вала забезпечується.

3 Визначаємо розміри відкритого суцільного турбінного перемішуючого пристрою.

3.1 Визначаємо номінальну товщину лопаті в розтині по діаметру диска.

(13)

де W' - момент опору лопаті, м.

b - висота лопаті, м.

3.1.1 Визначаємо основні розміри турбінної мішалки.

Діаметр диска D = 0,75 · d_м [2, 703]

D =

Ширина лопаті b = 0,2 · d_м [2, 703]

b =

Довжина лопаті l = 0,25 · d_м [2, 703]

l =

Висота ступиці h_с = 110мм [2, 717]

Товщина диска S₁= 6мм [2, 717]

Діаметр ступиці d_с = 90мм [2, 717]

1 - лопать; 2 - ступиця; 3 - диск.

Рисунок 2 - Конструкція турбінного перемішуючого пристрою.

3.2 Визначаємо відстань від осі до згинання лопаті.

(14)

3.3 Визначаємо згинаючий момент лопаті в розтині по діаметру диска.

(15)

3.4 Визначаємо момент опору лопаті при згинанні в розтині по діаметру диска.

(16)

де ₃ - напруження згинання, МПа.

₃ = 140МПа [1, 37]

З врахуванням двостороннього додатку на корозію приймаємо товщину стінки лопаті S = мм.

Висновок: В результаті проведеного розрахунку умова вібростійкості вала _____________, перемішуючий пристрій до експлуатації.