vguitВестник Воронежского государственного университета инженерных технологийProceedings of the Voronezh State University of Engineering Technologies2226-910X2310-1202VSUET10.20914/2310-1202-2026-1-273-280vguit-3741Research ArticleХимическая технологияFundamental and Applied chemistry, chemical technologyПроектирование узлов опирания привода на крышку аппарата с механическим перемешивающим устройствомDesigning the drive support units on the cover of the machine with a mechanical mixing devicehttps://orcid.org/0000-0001-5179-3854ДолгинД. С.DolginD. S.

старший преподаватель, кафедра «Технологические машины и оборудование», ул. Слепнева, 24, г. Ярославль, 150048, Россия

Senior lecturer, technological machines and equipment department, Slepneva St., 24, Yaroslavl, 150023, Russia

dim_dol.94@mail.ruВеткинЮ. А.VetkinY. A.

к.т.н., доцент, кафедра «Технологические машины и оборудование», ул. Златоустинская, 14к2, г. Ярославль, 150001, Россия

Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, technological machines and equipment department, Zlatoustinskaya St., 14k2, Yaroslavl, 150001, Russia

vetkinya@ystu.ruГудановИ. С.GudanovI. S.

к.т.н., зав. кафедрой, кафедра «Технологические машины и оборудование», ул. Титова, 4, г. Ярославль, 150046, Россия

Candidate of Technical Sciences, Head of the Department, Department of "Technological Machines and Equipment", Titova St., 4 Yaroslavl, 150046, Russia

goudanov@ya.ruhttps://orcid.org/0000-0002-0856-3209ЛебедевА. Е.LebedevA. E.

д.т.н, профессор, кафедра «Технологические машины и оборудование», пр-т Московский, 131, г. Ярославль, 150023, Россия

Doctor of Technical Sciences, Professor, Department of "Technological Machines and Equipment", Moskovsky Av., 131 Yaroslavl, 150023, Russia

lae4444@mail.ruВатагинА. А.VataginA. A.

к.т.н., доцент, кафедра «Технологические машины и оборудование», ул. Ньютона, 22, г. Ярославль, 150023, Россия

Степень, должность, Department of "Technological Machines and Equipment", Newton St., 22 Yaroslavl, 150023, Russia

vatagerr@bk.ruhttps://orcid.org/0009-0001-7373-5265ХолодковаА. И.HolodkovaA. I.

преподаватель, кафедра «Математика», ул. Которосольная набережная, 56

teacher, Math department, 56 Kotorosolnaya Embankment, Yaroslavl, 150014, Russia

holodkovaa@list.ruЯрославский государственный технический университетРоссияYaroslavl State Technical UniversityRussian FederationЯрославское высшее военное училище противовоздушной обороны имени Маршала Советского Союза Л.А. ГовороваRussian FederationYaroslavl Higher Military School of Air Defense named after Marshal of the Soviet Union L.A. GovorovRussian Federation202601042026881273280Copyright © Долгин Д.С., Веткин Ю.А., Гуданов И.С., Лебедев А.Е., Ватагин А.А., Холодкова А.И., 20262026Долгин Д.С., Веткин Ю.А., Гуданов И.С., Лебедев А.Е., Ватагин А.А., Холодкова А.И.Dolgin D.S., Vetkin Y.A., Gudanov I.S., Lebedev A.E., Vatagin A.A., Holodkova A.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.vestnik-vsuet.ru/vguit/article/view/3741

Аппараты с механическими перемешивающими устройствами широко применяются в химической и смежной с ней отраслях промышленности. При работе таких аппаратов на штуцер под перемешивающее устройство действуют сжимающая сила и крутящий момент, со стороны привода. Результатом их действия является деформации штуцера установки привода, что приводит к возникновению вибраций и снижению прочности конструкции. Таким образом важной задачей является снижение вибрации на корпус аппарата, добиться этого можно с помощью укрепление штуцера. В работе представлены результаты проектирования узла опирания на крышку аппарата, укрепленного ребрами жесткости и укрепляющим кольцом. С помощью системы Autodesk Inventor Professional была создана расчетная схема и получены различные соотношения параметров, отвечающих требованию жесткости конструкции. Для определения количества ребер жесткости была исследована зависимость нагрузки, создаваемой приводом в зависимости от угла приложения действующей на опору. С целью выбора ширины укрепляющего кольца был построен график зависимости радиуса укрепляющего кольца от количества ребер. Длина ребра жесткости определена с помощью анализа графика зависимости напряжения в штуцере. На основе анализа полученных данных был разработан метод укрепления фланца с помощью кольца и добавления ребер жесткости, отвечающего требованиям прочности и минимально допустимого угла отклонения.

Devices with mechanical mixing devices are widely used in chemical and related industries. When such devices are operating, a compressive force and a torque from the drive side act on the fitting for the mixing device. The result of their action is the deformation of the drive fitting, which leads to vibrations and a decrease in structural strength. Thus, an important task is to reduce vibration on the body of the device, this can be achieved by strengthening the fitting. The paper presents the results of designing a support unit for the lid of the device, reinforced with stiffeners and a reinforcing ring. Using the Autodesk Inventor Professional system, a calculation scheme was created and various parameter ratios were obtained that meet the requirements of structural rigidity. To determine the number of stiffeners, the dependence of the load generated by the drive on the angle of application acting on the support was investigated. In order to select the width of the reinforcing ring, a graph was constructed of the dependence of the radius of the reinforcing ring on the number of edges. The length of the stiffener is determined by analyzing the graph of the voltage dependence in the fitting. Based on the analysis of the data obtained, a method was developed for strengthening the flange using a ring and adding stiffeners that meet the requirements of strength and the minimum allowable deflection angle.

аппарат с механическим перемешивающим устройствомвибрацияштуцеркольцо укрепляющееребра жесткостиapparatus with a mechanical mixing devicevibrationfittingreinforcing ringstiffenersЯрославский государственный технический университетReferencesБондаренко Н.А., Гусева Е.В., Сафаров Р.Р. Применение вычислительной гидродинамики для моделирования биореакторов с мешалкой в Ansys Fluent // Вестник ВГУИТ. 2023. Т. 85. № 2 (96). С. 123–129. doi: 10.20914/2310-1202-2023-2-123-129Bondarenko N.A., Guseva E.V., Safarov R.R. Application of Computational Fluid Dynamics for Modeling Stirred Bioreactors in Ansys Fluent. Bulletin of VSUET. 2023. vol. 85. no. 2 (96). pp. 123–129. doi: 10.20914/2310-1202-2023-2-123-129 (in Russian).Лыткина Л.И., Шенцова Е.С., Коптев Д.В., Ситников Н.Ю. Биореактор с применением импеллерных мешалок для культивирования биомассы микроводорослей // Вестник ВГУИТ. 2019. Т. 81. № 1 (79). С. 32–35. doi: 10.20914/2310-1202-2019-1-32-35Lytkina L.I., Shentsova E.S., Koptev D.V., Sitnikov N.Yu. Bioreactor with Impeller Stirrers for Cultivation of Microalgae Biomass. Bulletin of VSUET. 2019. vol. 81. no. 1 (79). pp. 32–35. doi: 10.20914/2310-1202-2019-1-32-35 (in Russian).Ferreira D.B., Tada E.F.R., João C.T. Simulation of static drying and drying with intermittent rotations in a horizontal drum of rice used in the cultivation of Metarhizium anisopliae // Chemical Engineering and Processing – Process Intensification. 2025. V. 209. doi: 10.1016/j.cep.2025.110169Ferreira D.B., Tada E.F.R., João C.T. Simulation of static drying and drying with intermittent rotations in a horizontal drum of rice used in the cultivation of Metarhizium anisopliae. Chemical Engineering and Processing – Process Intensification. 2025. vol. 209. [Online first]. doi: 10.1016/j.cep.2025.110169.Courtois F. Roller and drum drying for food powder production // Bhandari B., Bansal N., Zhang M., Schuck P. (eds.) Handbook of Food Powders. 2nd ed. Woodhead Publishing, 2024. P. 57–70. doi: 10.1016/B978-0-323-98820-9.00062-4Courtois F. Roller and drum drying for food powder production. In: Bhandari B., Bansal N., Zhang M., Schuck P. (eds.) Handbook of Food Powders. 2nd ed. Woodhead Publishing, 2024. pp. 57–70. doi: 10.1016/B978-0-323-98820-9.00062-4.Приходько А.А., Герасименко Е.О. Исследование эффективности теплообмена в перемешивающем устройстве с неравномерным движением мешалки // Теоретические основы химической технологии. 2023. Т. 57. № 2. С. 228–237. doi: 10.31857/S0040357123020094Prikhodko A.A., Gerasimenko E.O. Study of Heat Transfer Efficiency in a Stirring Device with Uneven Motion of the Mixer. Theoretical Foundations of Chemical Engineering. 2023. vol. 57. no. 2. pp. 228–237. doi: 10.31857/S0040357123020094 (in Russian).Лушнов М.А. Математическая модель процесса смешивания полужидких кормов в устройстве с пропеллером // Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2024. Т. 25. № 4. С. 712–719. doi: 10.30766/2072-9081.2024.25.4.712-719Lushnov M.A. Mathematical Model of the Mixing Process of Semi-Liquid Feeds in a Device with a Propeller. Agricultural Science of the Euro-North-East. 2024. vol. 25. no. 4. pp. 712–719. doi: 10.30766/2072-9081.2024.25.4.712-719 (in Russian).Михайлов А.Ю., Петровский Э.А. Интенсификация теплообмена перемешиванием // Современные проблемы теории машин. 2024. № 17. С. 17–20. doi: 10.26160/2307-342X-2024-17-17-20Mikhailov A.Yu., Petrovsky E.A. Intensification of Heat Transfer by Stirring. Modern Problems of Machine Theory. 2024. no. 17. pp. 17–20. doi: 10.26160/2307-342X-2024-17-17-20 (in Russian).Meneghetti G., Campagnolo A. State-of-the-art review of peak stress method for fatigue strength assessment of welded joints // International Journal of Fatigue. 2020. V. 139. P. 105705. doi: 10.1016/j.ijfatigue.2020.105705Meneghetti G., Campagnolo A. State-of-the-art review of peak stress method for fatigue strength assessment of welded joints. International Journal of Fatigue. 2020. vol. 139. article 105705. doi: 10.1016/j.ijfatigue.2020.105705.Frendo F., Marulo G., Chiocca A., Bertini L. Fatigue life assessment of welded joints under sequences of bending and torsion loading blocks of different lengths // Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures. 2020. V. 43. P. 1290–1304. doi: 10.1111/ffe.13233Frendo F., Marulo G., Chiocca A., Bertini L. Fatigue life assessment of welded joints under sequences of bending and torsion loading blocks of different lengths. Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures. 2020. vol. 43. pp. 1290–1304. doi: 10.1111/ffe.13233.Karaagac C., Evren Toygar M. Fracture and fatigue analysis of an agitator shaft with a circumferential notch // Engineering Fracture Mechanics. 2006. V. 73. № 14. P. 2034–2052. doi: 10.1016/j.engfracmech.2006.03.014Karaagac C., Evren Toygar M. Fracture and fatigue analysis of an agitator shaft with a circumferential notch. Engineering Fracture Mechanics. 2006. vol. 73. no. 14. pp. 2034–2052. doi: 10.1016/j.engfracmech.2006.03.014.Петреев И.Б., Веткин Ю.А. Укрепление фланца, приваренного к крышке аппарата, с помощью ребер жесткости // 72-я Всерос. науч.-техн. конф. студентов, магистрантов и аспирантов вузов с междунар. участием: сб. мат. конф. Ярославль: ЯГТУ, 2019. Ч. 2. С. 321–324.Petreev I.B., Vetkin Yu.A. Strengthening of a Flange Welded to the Apparatus Cover Using Stiffening Ribs. In: 72nd All-Russian Scientific and Technical Conference of Students, Undergraduates and Postgraduates of Universities with International Participation: Collection of Conference Materials. Yaroslavl: YSTU, 2019. part 2. pp. 321–324. (in Russian).Тишков Н.Л., Тишков Н.Л., Степаненко А.Н., Белов А.В. Оптимальное усилие предварительного напряжения болтов во фланцевом стыке // Инженерно-строительный вестник Прикаспия. 2020. № 1 (31). С. 8–11.Tishkov N.L., Tishkov N.L., Stepanenko A.N., Belov A.V. Optimal Pre-Tension Force of Bolts in a Flange Joint. Caspian Engineering and Construction Bulletin. 2020. no. 1 (31). pp. 8–11. (in Russian).Kasenov A. Precision of hole processing by reamer-broaching // Science and Technology of Kazakhstan. 2023. № 1. P. 28–36. doi: 10.48081/MSMF5347Kasenov A. Precision of hole processing by reamer-broaching. Science and Technology of Kazakhstan. 2023. no. 1. pp. 28–36. doi: 10.48081/MSMF5347.Ерофеев В.И., Самохвалов И.А. Оценка живучести фланцевого соединения стальной башенной конструкции с учетом экспериментального определения аэродинамических коэффициентов // Проблемы прочности и пластичности. 2020. Т. 82. № 2. С. 215–224. doi: 10.32326/1814-9146-2020-82-2-215-224Erofeev V.I., Samokhvalov I.A. Assessment of the Survivability of a Flange Joint of a Steel Tower Structure Taking into Account Experimental Determination of Aerodynamic Coefficients. Problems of Strength and Plasticity. 2020. vol. 82. no. 2. pp. 215–224. doi: 10.32326/1814-9146-2020-82-2-215-224 (in Russian).Braun M., Ahola A., Milaković A.S., Ehlers S. Comparison of local fatigue assessment methods for high-quality butt-welded joints made of high-strength steel // Forces in Mechanics. 2022. V. 6. P. 100056. doi: 10.1016/j.finmec.2021.100056Braun M., Ahola A., Milaković A.S., Ehlers S. Comparison of local fatigue assessment methods for high-quality butt-welded joints made of high-strength steel. Forces in Mechanics. 2022. vol. 6. article 100056. doi: 10.1016/j.finmec.2021.100056.Chen B., Chen W., Li H. et al. Shear capacity of Cold-Formed steel channels with Edge-Stiffened web holes, unstiffened web holes, and plain webs // Journal of Structural Engineering. 2022. V. 148. № 2. P. 04021268. doi: 10.1061/(ASCE)ST.1943-541X.0003250Chen B., Chen W., Li H. et al. Shear capacity of Cold-Formed steel channels with Edge-Stiffened web holes, unstiffened web holes, and plain webs. Journal of Structural Engineering. 2022. vol. 148. no. 2. article 04021268. doi: 10.1061/(ASCE)ST.1943-541X.0003250.Zhou T., Chen H., Zhang P. et al. Study on seismic performance experimental and theoretical analysis of the bottom flange bolted and top flange welded vertical stiffener joint // Structures. 2025. V. 73. doi: 10.1016/j.istruc.2025.108165Zhou T., Chen H., Zhang P. et al. Study on seismic performance experimental and theoretical analysis of the bottom flange bolted and top flange welded vertical stiffener joint. Structures. 2025. vol. 73. [Online first]. doi: 10.1016/j.istruc.2025.108165.Шевцов А.А., Ткач В.В. Вычислительный эксперимент в создании системы виртуального проектирования барабанных сушилок с тепловым насосом // Вестник ВГУИТ. 2024. Т. 86. № 3 (101). С. 15–23. doi: 10.20914/2310-1202-2024-3-15-23Shevtsov A.A., Tkach V.V. Computational Experiment in the Creation of a Virtual Design System for Drum Dryers with a Heat Pump. Bulletin of VSUET. 2024. vol. 86. no. 3 (101). pp. 15–23. doi: 10.20914/2310-1202-2024-3-15-23 (in Russian).Ma S., Li H. Experimental and numerical investigation of tensile behavior in prefabricated rigid flange connections: Influence of high-strength bolt hole diameter // Structures. 2025. V. 79. P. 109494. doi: 10.1016/j.istruc.2025.109494Ma S., Li H. Experimental and numerical investigation of tensile behavior in prefabricated rigid flange connections: Influence of high-strength bolt hole diameter. Structures. 2025. vol. 79. article 109494. doi: 10.1016/j.istruc.2025.109494.Землянухин А.Д., Кашеварова Г.Г., Сон М.П. Экспериментальные и теоретические исследования податливых фланцевых соединений // Строительство и реконструкция. 2024. № 6 (116). С. 4–14. doi: 10.33979/2073-7416-2024-116-6-4-14Zemlyanukhin A.D., Kashevarova G.G., Son M.P. Experimental and Theoretical Studies of Flexible Flange Joints. Construction and Reconstruction. 2024. no. 6 (116). pp. 4–14. doi: 10.33979/2073-7416-2024-116-6-4-14 (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.