| 3 Расчёт на прочность
Сосредоточенная центробежная сила, действующая на ротор
(1)
Приведенная центробежная сила от собственной массы вала
(2)
Реакции опор:
Реакция опоры А
(3)
где В1=F1(L-l1 )=1481·(1,2-1,)=296,2 Нм.
Реакция опоры Б
(4)
где В3=F1L1=1481·1=1481 Нм.
Изгибающий момент в опасных по прочности сечениях:
в точке В
(5)
в точке Г
(6)
Крутящий момент в опасных по прочности сечениях:
в точке В и Г
(7)
Момент сопротивления вала в опасных по прочности сечениях В и Г:
(8)
Эквивалентные напряжения в этих сечениях:
(9)
Допускаемые напряжения в сечениях В и Г определяются по формуле:
(10)
Для вала диаметром d=125мм, изготовленного из легированной стали 15ХМ М= 0,6; -1= 200МПа. Так как нет ослабленных сечений, то К=1. Приняв ориентировочно nmin=2, получим:
Условия прочности выполняются:
Таким образом, консольный вал диаметром d=125мм и длиной L=1100мм при заданной нагрузке является виброустойчивым, прочным и достаточно жестким в опасных сечениях.
Таблица 15 - Эффективный коэффициент Кσ концентрации напряжений
Предел прочности материала σВ, МПа
|
|
|
|
|
Кσ
|
|
для валов со шпоночной канавкой, выполненной фрезой
|
для валов с метрической резьбой
|
|
торцовой
|
дисковой
|
|
400
500
600
700
800
900
1000
1200
|
1,30
1,38
1,46
1,54
1,62
1,69
1,77
1,92
|
1,51
1,64
1,76
1,89
2,01
2,14
2,26
2,50
|
1,45
1,78
1,96
2,20
2,32
2,47
2,61
2,90
|
|
Предел прочности материала σВ, МПа
|
|
Кσ
|
для валов с выточкой при h/r
|
0,5
|
0,1
|
при r/d
|
0,01
|
0,02
|
0,03
|
0,05
|
0,10
|
0,01
|
0,02
|
400
500
600
700
800
900
1000
1200
|
1,88
1,93
1,98
2,04
2,09
2,15
2,20
2,31
|
1,79
1,84
1,82
1,95
2,00
2,06
2,11
2,22
|
1,72
1,77
1,82
1,87
1,92
1,97
2,02
2,12
|
1,61
1,66
1,71
1,77
1,82
1,88
1,93
2,04
|
1,44
1,48
1,52
1,55
1,59
1,62
1,66
1,73
|
2,09
2,15
2,21
2,27
2,37
2,39
2,45
2,57
|
1,99
2,05
2,11
2,17
2,20
2,28
2,35
2,49
|
Предел прочности материала σВ, МПа
|
Кσ
|
для валов с выточкой при h/r
|
1
|
2
|
3
|
при r/d
|
0,03
|
0,05
|
0,01
|
0,02
|
0,03
|
0,01
|
0,02
|
400
500
600
700
|
1,91
1,97
2,03
2,08
|
1,79
1,85
1,91
1,97
|
2,29
2,36
2,43
2,50
|
2,18
2,25
2,32
2,38
|
2,10
2,16
2,22
2,28
|
2,38
2,47
2,56
2,64
|
2,28
2,35
2,42
2,49
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
Продолжение таблицы 15
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
800
900
1000
1200
|
2,14
2,19
2,25
2,36
|
2,03
2,09
2,15
2,27
|
2,56
2,63
2,70
2,84
|
2,45
2,51
2,58
2,71
|
2,35
2,41
2,47
2,59
|
2,73
2,81
2,90
3,07
|
2,56
2,63
2,70
2,84
|
Таблица 16 - Предел прочности материала валов при поставке
Марка стали
|
σВ, МПа
|
Марка стали
|
σВ, МПа
|
Ст5
20
20Х
45
40Х
40ХН
12ХН3А
|
520
400
650
560
730
820
950
|
12Х2Н4А
18ХГТ
15ХМ
12Х18Н10Т
30ХГТ
25Х2ГТН
|
1100
1150
450
500
950
1500
|
Таблица 1.1 - Плотность твердых материалов
Материал
|
Плотность, кг/м3
|
Материал
|
Плотность, кг/м3
|
Алебастр
Антрацит
Апатит
Асбест
Бетон
Винипласт
Гипс кристаллический
Глина сухая
Гранит
Зола
Земля сухая
Известняк
Каолин
Каучук
Кварц
Керамика кислотоупорная
Кирпич обыкновенный
Кокс
Колчедан серый
Кожа сухая
Литьё каменное
Мел кусковой
Мрамор
Парафин
Паронит
|
2500
1600
3190
2600
2300
1380
2240
-
2700
2200
1800
2650
2200
930
2650
2600
1500
1300
5000
860
3000
2200
2600
900
1200
|
Песок сухой
Поташ
Пробка
Резина
Селитра натриевая
Сода кристаллическая
Соль каменная
Сосна
Стекло
Текстолит
Уголь древесный
Уголь каменный
Фаолит
Цемент
Эмаль
Металлы
Сталь
чугун серый
Медь катанная
Латунь
Алюминий
Свинец
|
1500
2260
240
1500
2260
1450
2350
500
2500
1380
1450
1350
1730
2900
2350
7850
7250
8800
8500
2700
11400
|
Таблица 1.2 - Плотность жидких веществ и водных растворов в зависимости от температуры
Вещество
|
Плотность, кг/м3
|
0 С°
|
20 С°
|
40 С°
|
60 С°
|
80 С°
|
100 С°
|
Азотная кислота, 100%
» » 50%
Аммиак жидкий
Аммиачная вода, 25%
Анилин
Ацетон
Бензол
Бутиловый спирт
Вода
Гексан
Глицерин, 50%
Диоксид серы (жидк.)
Дихлорэтан
Диэтиловый эфир
Изопропиловый спирт
Кальций хлористый, 25% раствор
|
1547
1334
639
918
1039
813
900
824
1000
677
1136
1434
1282
736
801
1239
|
1513
1310
610
907
1022
791
879
810
998
660
1126
1383
1254
714
785
1230
|
1478
1287
580
897
1004
768
858
795
992
641
1116
1327
1224
689
768
1220
|
1443
1263
545
887
987
746
836
781
983
622
1106
1264
1194
666
752
1210
|
1408
1238
510
876
969
719
815
766
972
602
1006
1193
1163
640
735
1200
|
1373
1212
462
866
952
693
793
751
958
581
996
1111
1133
611
718
1190
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
Продолжение таблицы 1.2
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
μ-Ксилол
Метиловый спирт, 100%
» » 40%
Муравьиная кислота
Натр едкий, 50% раствор
» » 40% »
» » 30% »
» » 20% »
» » 10% »
Натрий хлористый, 20% раствор
Нитробензол
Октан
Олеум, 20%
Пропиловый спирт
Серная кислота, 98%
» » 92%
» » 75%
» » 60%
Сероуглерод
Соляная кислота, 30%
Толуол
Уксусная кислота, 100%
» » 50%
Фенол (расплавленный)
Хлорбензол
Хлороформ
Четыреххлористый углерод
Этилацетат
Этиловый спирт, 100%
» » 80%
» » 60%
» » 40%
» » 20%
|
882
810
946
1244
1540
1443
1340
1230
1117
1157
1223
718
1922
819
1857
1845
1689
1515
1293
1161
884
1072
1074
―
1128
1526
1633
924
806
857
904
947
977
|
865
792
935
1220
1525
1430
1328
1219
1109
1148
1203
702
1896
804
1837
1824
1669
1498
1263
1149
866
1048
1058
1075
1107
1489
1594
901
789
843
891
935
969
|
847
774
924
1195
1511
1416
1316
1208
1100
1189
1183
686
1870
188
1817
1803
1650
1482
1233
1138
847
1027
1042
1058
1085
1450
1556
876
772
828
878
923
957
|
831
756
913
1171
1497
1403
1303
1196
1089
1130
1163
669
1844
770
1798
1783
1632
1466
1200
1126
828
1004
1026
1040
1065
1411
1517
851
754
813
864
910
946
|
796
736
902
1147
1483
1389
1289
1183
1077
1120
1143
653
1818
752
1779
1765
1614
1450
1165
1115
808
981
1010
1022
1041
1380
1471
825
735
797
849
897
934
|
796
714
891
1121
1469
1375
1276
1170
1064
1110
1123
635
1792
733
1761
1744
1597
1434
1125
1103
788
958
994
1003
1021
1326
1434
797
716
783
835
885
922
|
Таблица 1.3 - Динамические коэффициенты вязкости воды
Температура, С°
|
Динамический коэффициент вязкости, мПа·с (сП)
|
Температура, С°
|
Динамический коэффициент вязкости, мПа·с (сП)
|
Температура, С°
|
Динамический коэффициент вязкости, мПа·с (сП)
|
0
1
2
3
4
5
6
7
|
1,792
1,731
1,73
1,619
1,567
1,519
1,473
1,428
|
33
34
35
36
37
38
39
40
|
0,7523
0,7371
0,7225
0,7085
0,6947
0,6814
0,6685
0,6560
|
67
68
69
70
71
72
73
74
|
0,4233
0,4174
0,4117
0,4061
0,4006
0,3952
0,3900
0,3849
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
Продолжение таблицы 1.3
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
20,2
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
|
1,386
1,846
1,308
1,271
1,236
1,203
1,171
1,140
1,111
1,083
1,056
1,030
1,005
1,000
0,9810
0,9579
0,9358
0,9142
0,8937
0,8737
0,8545
0,8360
0,8180
0,8007
0,7840
0,7679
|
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
|
0,6439
0,6321
0,6207
0,6097
0,5988
0,5883
0,5782
0,5683
0,5588
0,5494
0,5404
0,5315
0,5229
0,5146
0,5064
0,4985
0,4907
0,4832
0,4759
0,4688
0,4618
0,4550
0,4483
0,4418
0,4355
0,4293
|
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
|
0,3799
0,3750
0,3702
0,3655
0,3610
0,3565
0,3521
0,3478
0,3436
0,3395
0,3355
0,3315
0,3276
0,3239
0,3202
0,3165
0,3130
0,3095
0,3060
0,3027
0,2994
0,2962
0,2930
0,2899
0,2868
0,2838
|
|
Список использованных источников
1. Соколов В.И. Современные промышленные центрифуги.-М.: Машгиз, 1961.-452с.
2. Тимонин А.С. Основы конструирования и расчета химико-технологического и природоохранного оборудования: Справочник. Т.2.-Калуга: Издательство Н. Бочкаревой, 2002.-1028с.
3. Лукьяненко В.М., Таранец А.В. Центрифуги: Справ. изд.-М.: Химия, 1988.-384с.
4. Машины и аппараты химических производств: Примеры и задачи. Учеб. пособие для студентов втузов, обучающихся по специальности ”Машины и аппараты химических производств”/И.В. Доманский, В.И. Исаков и др.: Под общ. ред. В.Н.Соколова-Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1982.-384с.
5. Плановский А.Н., Рамм В.М, Каган С.З. Процессы и аппараты химической технологии.-М.: Химия, 1968.-848с.
6. Общий курс процессов и аппаратов химической технологии: Учебник: В 2 кн./В.Г. Айнштейн, М.К. Захаров и др.; Под ред. В.Г. Айнштейна. М.: Логос; Высшая школа, 2003, кн.1.-912с.
7. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. Учебное пособие для вузов/ Под ред. гл.-корр. АН СССР П.Г. Романкова.-10-е изд., перераб. и доп.-Л.: Химия, 1987.-576с.
8. Михалев М.Ф., Третьяков Н.П., Мильченко А.И. Расчет и конструирование машин и аппаратов химических производств. Примеры и задачи. Учебное пособие для студентов втузовПод общей редакцией д-ра техн. наук проф. М.Ф. Михалева. Л.:Машиностроение, 1984.-301с.
Достарыңызбен бөлісу: |
