Валы конструктивно выполняются сплошного сечения, ступенчатыми, полыми (из трубы). В необходимых случаях на поверхность вала наносится защита.
Расчет валов на резонанс, прочность и жесткость выполняется по РД РТМ 26-01-72–82. Валы вертикальных аппаратов с перемешивающими устройствами, методы расчёта.
Методика РД РТМ 26-07-72-82 вызывает вопросы в части ее корректности.
Расчеты валов на резонанс в сравнении с методикой РД РТМ 26-07-72-82 более обоснованно выполнять напрямую с использованием теории колебаний или методом конечных элементов.
Расчет по теории колебаний может быть автоматизирован применением математических пакетов программирования таких как MathCAD.
Расчет методом конечных элементов является теоретически самым обоснованным методом расчета валов и выполняется в специальном программном пакете. Используемый программный пакет может выступать в роли стандарта по-умолчанию на расчет валов на резонанс.
Расчет валов на резонанс по теории колебаний
Колебания при вращении вала происходят в результате отсутствия равновесия между внутренними силами упругости металла и внешними динамическими нагрузками. При гармоническом колебании отклонение оси вала от прямой происходит по синусоиде, т.е.:
Под степенью свободы понимается определение положения вала относительно системы координат с помощью одной координаты. Этой одной координате соответствует одна мешалка на валу.
Если колебания вала возникают из-за колебаний упругих внутренних сил, колебания являются свободными или собственными. Если под действием внешней силы по закону с заданной периодичностью, то колебания являются вынужденными.
Положительным расчетом вала на колебания является результат, по которому частота собственных колебаний не совпадает и не имеет близкого значения с критической частотой, т.е. с частотой вынуждающей силы.
При расчета по теории колебаний рассчитываются собственные и критические частоты. В случае их совпадения изменяется жесткость вала или устанавливается другая частота вынужденных колебаний.
Изменение жесткости вала связано с изменением статической деформации, которая связана со свободной частотой по формуле:
На резонансной частоте амплитуда вынужденных колебаний неограниченно возрастает при отсутствии внешних сопротивлений:
При наличии ограничителей колебаний, при резонансе амплитуды не превышают какого-либо максимального значения. Для валов мешалок в условиях отсутствия элементов, ограничивающих колебания, важно обеспечить расчетом отсутствие совпадения частот свободных колебаний и резонанса. При разгоне вала до рабочих оборотов, происходит быстрый переход через резонансную частоту, не оказывающий влияния на вал.
Для значений частот, близких к резонансной возникают биения вала. Для случая вала мешалки при отсутствии сопротивлений биению, колебания имеют вид:
Затухающие биения при отходе от частот, близких к резонансным имеет вид:
Для получения формулы вынужденных колебаний с учетом сопротивлений к внешним силам добавляют периодическую возмущающую силу
(к внешним силам прибавляется сила 
препятствующая движению).
Упругие колебания системы с одной степенью свободы в общем случае (вторые два члена формулы относятся к вынужденным колебаниям):
Уравнения для всех трех приведенных случаев колебаний можно получить из него как частные случаи:
– собственные колебания без учета сопротивлений (f = 0, q = 0)
– собственные затухающие колебания (вынуждающая сила W = 0, )
– вынужденные колебания без учета сопротивлений (, , в формуле получается, что первый член является вынужденными колебаниями, остальные два члена свободными колебаниями)
Формула вынужденных колебаний получается из вторых двух членов уравнения упругих колебания после отбрасывания свободных колебаний и замены в формуле
Т.е. вынужденные колебания являются гармоническими (так же как и собственные)
Амплитуда вынужденных колебания находится возведением в квадрат указанных двух членов формулы и последующим сложением:
Как видно из формулы амплитуда вынужденных колебаний пропорциональна возмущающей силе, зависит от сравнительной частоты свободных р и вынужденных m колебаний, определяющих затухание свободных колебаний f.