Задача 4. Определить необходимые частоту вращения и мощность пропеллерной мешалки. Рассчитать на прочность и виброустойчивость вал мешалки. Рассчитать шпоночное соединение вала с мешалкой.

Исходные параметры:

H - высота аппарата, м; D - диаметр аппарата, м; d - диаметр мешалки, м; j - коэффициент заполнения; K - кратность циркуляции; Q - угол подъема винтовой линии, 0; r ср - плотность среды, кг/м3; L - длина вала мешалки, м; LK - длина консоли, м; Lп - длина пролета, м; L - координата ограничителя; 1 - координата центра тяжести, м; m1 - масса мешалки , кг; z1, z2 - координаты опасных по жесткости и прочности сечений , м; Ks 1 - коэффициент концентрации напряжений в опасных по прочности сечениях; x В - начальная изогнутость вала в точке приведения; D А, D В -радиальные зазоры в опорах, м; s -1 - предел выносливости материала вала, Па; s T - предел текучести материала вала, Па; E - модуль предельной упругости материала вала, Па; Kзап - коэффициент запаса прочности; Kм - масштабный коэффициент; r - плотность материала вала, кг/ м3.

Исходные данные по вариантам принимаются в табл. 9 и 10.

Таблица 9

Данные для расчета пропеллерной мешалки

п/п

H,

м

D,

м

d,

м

j

K

Q ,

0

r ср,

кг/м3

L,

м

l1=LK, м

Lп,

м

z1,

м

m1,

кг

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

1

1

0,5

0,15

0,98

12

25

1000

1,5

0,8

0,7

0,57

3,2

2

1

0,65

0,17

0,95

10

24

1000

1,5

0,8

0,7

0,57

3,0

3

1,5

0,5

0,2

0,9

10

28

1320

2,0

1,3

0,7

0,57

4,3

4

1,7

0,5

0,2

0,95

10

30

1320

2,5

1,6

0,9

0,73

4,3

5

0,7

0,7

0,18

0,95

8

30

1100

2,5

1,6

0,9

0,73

3,8

6

1,5

0,9

0,18

0,8

8

32

1100

2,0

1,3

0,7

0,57

3,8

7

2

0,5

0,25

0,8

14

32

1000

2,5

1,8

0,7

0,57

5,4

8

2,2

0,5

0,18

0,98

14

30

1000

2,7

2,1

0,6

0,49

3,8

9

1,5

0,7

0,25

0,87

8

25

1140

2,0

1,3

0,7

0,57

5,4

10

1

0,65

0,18

0,85

7

25

1140

1,5

0,8

0,7

0,57

3,8

11

1,8

0,4

0,15

0,95

7

40

1000

2,5

1,7

0,8

0,65

3,2

12

1,2

0,4

0,15

0,88

7

45

1000

1,5

1,0

0,5

0,41

3,2

13

1

0,7

0,2

0,7

14

45

1210

1,5

0,8

0,7

0,57

4,3

14

1,4

0,7

0,2

0,85

8

40

1210

1,9

1,2

0,7

0,57

4,3

15

1,5

1

0,25

0,91

10

30

1000

2,0

1,3

0,7

0,57

5,4

16

1,4

1

0,25

0,95

8

30

1000

1,9

1,2

0,7

0,57

5,4

18

1,7

1

0,25

0,85

12

37

1050

2,5

1,6

0,9

0,73

5,4

19

2,5

1,2

0,3

0,95

16

25

1000

2,95

2,35

0,6

0,49

6,5

20

2,2

1,2

0,3

0,88

16

27

1000

2,7

2,1

0,6

0,49

6,5

17

2

1

0,3

0,85

8

35

1050

2,5

1,8

0,7

0,57

6,5

21

1,5

0,7

0,18

0,95

10

30

1100

2,0

1,3

0,7

0,57

3,8

22

1,5

0,7

0,18

0,87

8

25

1100

2,0

1,3

0,7

0,7

3,8

23

2

0,5

0,3

0,85

14

25

1210

2,5

1,8

0,7

0,57

6,5

24

1,6

0,5

0,28

0,88

16

30

1210

2,0

1,5

0,5

0,41

6,0

25

1,8

0,5

0,17

0,85

8

32

1000

2,5

1,65

0,85

0,69

3,7

26

1,8

0,7

0,17

0,65

14

30

1000

2,5

1,6

0,8

0,65

3,7

27

1,6

0,8

0,22

0,72

10

45

1430

2,1

1,4

0,7

0,57

4,7

28

2,0

1

0,35

0,75

10

27

1430

2,5

1,8

0,7

0,57

7,6

29

1,5

0,8

0,28

0,9

11

30

1000

2,0

1,4

0,6

0,49

6,0

30

1,5

0,7

0,3

0,92

10

48

1000

2,1

1,4

0,7

0,57

6,5

31

2,5

0,7

0,3

0,8

16

25

1210

3,0

2,3

0,7

0,57

6,5

32

2,2

0,6

0,34

0,91

10

35

1210

2,8

2,0

0,8

0,65

7,4

33

0,7

0,4

0,15

0,95

8

29

1150

1,5

0,6

0,9

0,73

3,2

34

0,7

0,35

0,25

0,6

6

35

1150

1,3

0,5

0,8

0,65

5,4

35

0,8

1

0,15

0,9

18

35

1250

1,5

0,65

0,85

0,69

3,2

36

0,8

1

0,12

0,84

12

30

1250

1,5

0,7

0,8

0,65

2,6

37

0,8

0,9

0,15

0,81

8

30

1150

1,6

0,7

0,9

0,73

3,2

38

2,5

0,4

0,35

0,78

8

32

1120

3,1

2,3

0,8

0,65

7,6

39

2,5

0,7

0,35

0,75

4

25

1120

3,0

2,35

0,65

0,53

7,6

40

1,8

0,7

0,28

0,85

14

40

1050

2,4

1,7

0,7

0,57

6,0

41

0,8

0,5

0,14

0,8

6

45

1050

1,7

0,7

1,0

0,82

3,0

42

1,5

1

0,18

0,8

25

30

1100

2,2

1,3

0,9

0,73

3,8

43

1,5

1

0,25

0,78

10

25

1100

2,0

1,4

0,6

0,49

5,4

44

1,6

1

0,3

0,78

14

40

1210

2,0

1,4

0,6

0,49

6,5

45

2

0,8

0,45

0,6

18

25

1210

2,5

1,8

0,7

0,57

9,7

46

1,8

0,35

0,35

0,5

10

27

1430

2,5

1,6

0,9

0,73

7,6

47

1,8

0,5

0,3

0,9

3

23

1430

2,5

1,7

0,8

0,65

6,5

48

0,8

0,6

0,28

0,95

2

35

1250

1,5

0,7

0,8

0,65

6,0

49

0,8

0,7

0,28

0,8

8

25

1250

1,5

0,7

0,8

0,65

6,0

50

1,7

0,9

0,4

0,88

6

25

1310

2,5

1,5

1,0

0,82

8,6

Таблица 10

Дополнительные данные для расчета пропеллерной мешалки

варианта

Ks * 1

e в

ґ 103,

м

D A

ґ 103,

м

D В

ґ 103,

м

s -1

ґ 10-7,

Па

s т

ґ 10-7,

Па

Е

ґ 10-11,

Па

Кзап

Км

r

ґ 10-3,

кг/м3

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

1...10

2,0

0,5

0,04

0,04

26,0

32,0

2,20

2,00

0,77

7,85

10...20

2,5

1,5

0,03

0,037

26,0

32,0

2,20

2,50

0,85

7,85

20...30

3,0

0,7

0,026

0,03

26,0

32,0

2,20

3,00

0,77

7,85

30...40

3,5

1,0

0,035

0,041

26,0

32,0

2,20

2,75

0,85

7,85

40...50

4,0

0,8

0,021

0,034

26,0

32,0

2,20

2,25

0,77

7,85