Добавил:

Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Московский государственный строительный университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

ПРОЕКТИРОВАНИЕ МАШИН И ОБОРУДОВАНИЯ.doc

Скачиваний:

102

Добавлен:

13.11.2019

Размер:

19.08 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 56 / 276 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 > Следующая >>>

Щековые дробилки

В практике отечественного машиностроения для дробления различных материалов выпускаются щековые дробилки с простым и сложным движениями подвижной дробящей щеки.

Дробилки с простым движением щеки применяются для дробления различных горных пород с пределом прочности на сжатие, не превышающим 350 МПа. Они характеризуются большой массой и в отличие от дробилок со сложным движением щеки имеют сравнительно меньший износ дробящих плит и малые нагрузки на подшипниковые опоры эксцентрикового вала.

Дробилки со сложным движением щеки используются для дробления различных материалов с пределом прочности на сжатие, не превышающим 250 МПа. Отличительными свойствами этих дробилок является их простота, компактность; недостатками – большой износ дробящих плит (в 3-4 раза больший, чем у дробилок с простым движением щеки) и неравномерное распределение усилий в элементах дробилки.

Выбор типоразмера дробилки

Главными параметрами щековой дробилки, определяющими ее типоразмер, являются размер приемного отверстия и размер выходной щели (B×L×b).

Исходными данными для выбора типоразмера дробилки являются максимальный размер куска исходного материала и допустимый максимальный размер продукта дробления ( и ).

Ширина и длина приемного отверстия определяется из следующих выражений:

, мм, (4)

где - максимальный размер исходного материала, мм.

, мм, (5)

Размер выходной щели выбирается по заданному максимальному размеру продукта дробления из следующего соотношения:

, мм, (6)

где - коэффициент относительной крупности продукта дробления в щековых

дробилках. Значения коэффициента определяются по графикам типовых

(заводских) характеристик крупности продуктов дробления. При

отсутствии графиков принимаются следующие значения коэффициента:

= . Меньшие значения коэффициента принимаются для дробилок

с шириной приемного отверстия 600 мм и менее и для горных пород

меньшей прочности.

Рассчитанные параметры подлежат округлению согласно ближайшему типоразмеру дробилки (табл.2).

Таблица 2

Основные проектные параметры щековых дробилок

Параметры

Типоразмер дробилки (размер приемного отверстия B×L, мм)

С простым движение щеки

Со сложным движением щеки

160×

250

250×

400

400×

600

600×

900

900×

1200

1200×1500

1500×

2100

2100×

2500

160×

250

250×

400

250×

900

400×

600

400×

900

600×

900

900×

1200

1200×

1500

1500×

2100

Наибольшая

крупность

загруженного материала, мм

140

210

340

510

700

1000

1300

1700

140

210

340

510

700

1000

1300

Производи-

тельность

при номи-

нальной выходной щели,

2,8

7,0

15,0

50,0

160,0

280,0

550,0

800,0

2,8

7,0

14,0

15,0

25,0

55,0

160,0

280,0

550,0

Номинальная выходная щель, мм

100

130

150

180

250

100

130

150

180

Минималь-ный

диапазон

изменения

выходной

щели, %

±50

+50

-30

±25

±50

+50

-30

+50

-30

±25

Угол захвата,

град.

Число качений

подвижной

щеки, кач/с.

5,0

4,6

3,5

2,2

1,6

1,5

5,4

4,8

4,2

3,5

3,0

2,0

Эксцентри-

ситет вала, мм

12,5

(15)

12,5

(-8)

Мощность

установлен-

ного электро-двигателя,

кВт

100

160

250

300

100

160

250

Масса (без

электрообо-

рудования), т

140

240

470

1,5

120

200

Цена (без

электрообо-

рудования),

тыс. руб.

1,0

1,5

4,0

160

300

0,7

1,0

2,5

5,0

160

Габаритные

размеры, мм

длина

ширина

высота

1,2

1,0

1,2

1,5

3,3

1,8

2,4

3,9

2,5

3,0

5,0

6,0

4,0

6,4

6,8

5,0

7,5

7,0

6,0

10,5

8,0

7,5

1,0

1,1

1,4

1,3

1,5

1,7

2,3

1,7

1,8

1,6

2,2

2,6

2,7

2,6

2,5

3,5

4,0

3,5

5,0

5,5

5,0

6,0

7,0

6,5

Определение размеров механизма дробилки

Размеры основных элементов механизма щековой дробилки (рис.3) определяются конструктивно. Для облегчения расчетов могут быть использованы статистические данные, приведенные в табл. 3 в зависимости от ширины приемного отверстия.

Результаты расчетов после выполнения в масштабе схемы механизма необходимо уточнить и свести в таблицу.

Таблица 3

Размеры основных элементов щековых дробилок отечественного производства

	Размер в долях ширины приемного отверстия (В=1,0)
Параметры	Движение щеки
	простое	сложное
B1 B2 B3 B4 B5 B6 H H1 H2 R l r l1 l2 l3 l4 d1 d2 d3 α, град. β, град. β1, град. γ, град.	1,0÷1,4 2,2÷2,8 0÷0,08 0,7÷1,0 2,5÷4,5 3,0÷3,5 2,2÷2,5 2,6÷3,7 0,4÷0,7 1,4÷2,0 0,75÷0,85 0,03÷0,05 0,1÷0,26 0,8÷1,2 0,3÷0,45 0,5÷0,9 0,1÷0,5 0,40÷0,50 0,35÷0,40 0,20÷0,30 15÷20 12÷18 11÷14 -	1,7÷2,1 - 0,6÷0,9 - 2,5÷5,0 2,0÷3,0 2,1÷2,6 2,2÷3,5 - - 0,16÷0,32 0,03÷0,05 0,08÷0,33 - - 0,8÷1,4 0,6÷1,0 0,40÷0.70 0,35÷0.65 - 15÷20 20÷25 - 5÷12

Значения b определяют по формуле (6)

Определение массы деталей и узлов дробилки

Масса основных деталей и сборочных единиц дробилки определяется конструктивно в соответствии с установленным типоразмером машины.

Для предварительных расчетов могут быть использованы статистические данные, приведенные в табл.4 в зависимости от общей массы дробилки. Общая масса дробилки определенного типоразмера предварительно устанавливается согласно табл.2.

Таблица 4

Масса деталей и сборочных единиц щековых дробилок

(в долях от общей массы дробилки)

Наименование детали и сборочной единицы	Движение щеки дробилки
Наименование детали и сборочной единицы	простое	сложное
1	2	3
Станина в сборе Верхняя часть станины без брони и других деталей Нижняя часть станины без брони и других деталей Дробящая плита подвижная неподвижная Боковая броня (клинья) Вал приводной (эксцентри- ковый) Вал приводной в сборе (со шкивом, маховиком, шатуном и муфтами) Ось подвижной щеки Щека подвижная без дробящей плиты Щека подвижная в сборе с дробящей плитой и осью Шатун в сборе Плита распорная передняя задняя Шкив Маховик Муфта фрикционная	0,45÷0,55 0,19÷0,21 0,20÷0,25 0,035÷0,05 0,030÷0,050 0,010÷0,020 0,035÷0,050 0,19÷0,31 0,02÷0,03 0,11÷0,13 0,16÷0,20 0,045÷0,055 0,012÷0,017 0,007÷0,010 0,05÷0,07 0,05÷0,07 0,006÷0,008	0,32÷0,40 - - 0,035÷0,050 0,030÷0,050 0,010÷0,020 0,035÷0,060 0,49÷0,60 - 0,13÷0,20 - - 0,010÷0,016 - 0,06÷0,07 (0,10÷0,14) 0,06÷0,08 (0,10÷0,14) 0,005÷0,007

Для дробилок малого типоразмера

Определение конструктивных и технологических параметров дробилки

Ход подвижной щеки

Ход подвижной дробящей щеки определяется исходя из величины сжатия горной породы до разрушения в камере дробления. Однако на практике вследствие того, что дробимые куски имеют различную форму и соприкасаются с дробящими плитами отдельными точками принимают значительно больший ход подвижной щеки. Поэтому ход подвижной щеки рекомендуется определять по следующим эмпирическим формулам:

а) для дробилок с простым движением щеки:

, мм; (7)

Рис.3. Конструктивные схемы и размеры щековых дробилок:

а - с простым движением щеки; б - со сложным движением щеки

, мм; (8)

б) для дробилок со сложным движением щеки:

, мм; (9)

, мм, (10)

где - ход подвижной щеки вверху, мм;

- ход подвижной щеки внизу, мм;

B - ширина приемного отверстия, мм;

b - ширина выходной щели, мм.

Величина среднего хода подвижной щеки рекомендуется определять как полусумму ходов щеки в верхней и нижней зонах камеры дробления.

, мм. (11)

Число оборотов эксцентрикового вала дробилки

Число оборотов эксцентрикового вала дробилки (число качений подвижной щеки) рекомендуется определять по формуле:

, об/c (12)

где - коэффициент динамичности. Для дробилок малых типоразмеров

принимают =1,0; для дробилок больших типоразмеров- =(0,75÷0,85);

- коэффициент, учитывающий стесненное падение дробимого материала

из камеры дробилки. =0,9÷0,95;

g - ускорение свободного падения материала, , g=9,81;

α - угол захвата, град;

- ход подвижной щеки внизу камеры дробления, м.

Производительность щековых дробилок

Производительность щековых дробилок определяется по следующей формуле:

, , (13)

где - коэффициент кинематики дробилки. Для дробилок с простым движением

подвижной щеки =0,84. Для дробилок со сложным движением щеки

=1,0;

- средний ход подвижной щеки, м;

L - длина приемного отверстия, м;

b - ширина выходной щели, м;

n - число оборотов эксцентрикового вала дробилки, об/с;

B - ширина приемного отверстия, м;

- средневзвешенный размер кусков исходного материала, м;

- угол захвата, град.

Средневзвешенный размер исходного материала и продукта дробления определяется по графикам зернового состава и рассчитывается по формуле:

, (14)

где - средние арифметические размеры кусков каждого класса

крупности;

- относительное содержание каждого класса крупности.

Для дробилок, работающих на рядовой горной массе, преимущественно с шириной приемного отверстия 900 мм и более средневзвешенный размер кусков можно определить из выражения:

м. (15)

Средневзвешенный размер дробленого продукта равен:

мм. (16)

Для дробилок, работающих на дробленом и отсортировочном материале, преимущественно с шириной приемного отверстия 600 мм и менее, принимается:

м. (17)

Средневзвешенный размер дробленого продукта равен:

мм. (18)

Мощность привода дробилки

При расчете и конструировании привода щековых дробилок учитывается два основных момента:

- величина мощности, потребляемой электродвигателем дробилки при установившемся режиме дробления;

- величина мощности, необходимая для преодоления статического момента при запуске дробилки.

Первый фактор характеризуется номинальным моментом электродвигателя. Второй – статическим пусковым моментом механизма и равным ему по величине начальным пусковым моментом, требуемым для его преодоления.

Требуемые пусковые свойства электродвигателей характеризуются кратностью начального пускового момента , которая колеблется в пределах 1÷2,5. У крупных щековых дробилок значения превосходят каталожные значения. Вследствие этого запуск крупных щековых дробилок затруднен и требует применения специальных пусковых средств. Поэтому дробилки с нормальной пусковой характеристикой имеют один основной привод, а дробилки с затрудненной пусковой характеристикой – двя двигателя или специальные пусковые средства. Основной привод обеспечивает работу дробилок в установившемся режиме. Вспомогательный привод обеспечивает запуск дробилок и отключается после того, как дробилка заработала и набрала заданную скорость. Вследствие этого расчет параметров привода щековых дробилок состоит из расчета мощности основного привода и параметров вспомогательного привода.

Расчет мощности основного привода

В существующей технической литературе для определения мощности электродвигателя основного привода щековых дробилок приводится значительное количество формул.

В данных методических указаниях рекомендуется определять мощность по следующей формуле:

, кВт, (19)

где - коэффициент пропорциональности, учитывающий изменение прочности

материала с изменением его размеров. Значения коэффициента

принимаются по табл.5;

- временное сопротивление сжатию материала, МПа;

L - длина приемного отверстия дробилки, м;

n - число оборотов эксцентрикового вала дробилки, об/с;

и - средневзвешенный размер соответственно исходного материала и

продукта дробления, м;

E - модуль упругости материалов, МПа;

- механический КПД привода, =0,8÷0,9.

Таблица 5

Значения коэффициента

, м	0,30	0,50	0,70	0,90	1,10	1,30
	1,0	0,9	0,8	0,7	0,6	0,5

Щековые дробилки отечественного производства комплектуются трехфазными электродвигателями с короткозамкнутым ротором серии А следующих модификаций: АО, АЛ, АОП, АК.

Расчет параметров вспомогательного привода

Максимальный момент сопротивления дробилки при пуске на холостом ходу, приведенный к валу, определяется по формуле:

,Н·м (20)

где и - наименьшее и наибольшее усилия от действия оттяжных пружин,

возникающее при максимальном удалении (сближении) щек,

передаваемые на подшипники вала шатуна – подвижной щеки, Н;

- суммарный вес шатуна (подвижной щеки) и половина веса

распорных плит, Н;

- общий вес шкива, маховика, эксцентрикового вала, Н;

- диаметр шейки вала подшипника шатуна – подвижной плиты, м;

- диаметр шейки вала коренных подшипников, м;

r - эксцентриситет вала дробилки, м;

f - коэффициент трения в подшипниках в момент пуска дробилки.

f = 0,23 – для подшипников скольжения; f = 0,02 - для

подшипников качения.

Подсчет значений по формуле (20) производится при проектировании после определения параметров, входящих в формулу.

Ориентировочно значение можно определить по формуле:

Н·м (21)

где B - ширина приемного отверстия дробилки, м;

- номинальный момент двигателя основного привода, Н·м.

В случае, если пусковой момент основного электродвигателя будет меньше максимального момента сопротивления дробилки при пуске , то рекомендуется установка вспомогательного привода. Номинальный момент вспомогательного привода принимается равным максимальному моменту сопротивления дробилки при пуске .

Мощность двигателя вспомогательного привода определяется по формуле:

, кВт (22)

где - число оборотов вспомогательного привода; об/с;

- КПД электродвигателя, =0,96÷0,98;

- механический КПД привода, =0,6÷0,8.

Номинальное число оборотов вспомогательного привода определяется пересечением механической характеристики дробилки и характеристики двигателя на графике, с учетом коэффициента запаса. Практически число оборотов вспомогательного привода принимается в пределах =0,01÷0,02, об/с.

Выбор и расчет кинематической схемы привода дробилки

После расчета мощности привода и выбора электродвигателя производится выбор и расчет кинематической схемы дробилки (рис.4).

Рис.4. Кинематические схемы привода щековых дробилок с простым и сложным движением щеки

Общее передаточное отношение определится по выражению:

, (23)

где - число оборотов электродвигателя;

- число оборотов эксцентрикового вала.

Диаметры шкивов определяются из соотношения:

, (24)

Остальные параметры передачи рассчитываются известными методами.

Определение нагрузок в элементах дробилки

После проработки вариантов конструктивной схемы щековой дробилки, необходимо произвести силовой расчет машины. Силовой расчет дробилки состоит в определении внешних неизвестных сил, действующих на звенья механизма, а также сил взаимодействия звеньев в местах их соприкосновения, т.е. реакций в кинематических парах. Определение нагрузок имеет большое значения для дальнейшего расчета на прочность элементов кинематических пар и звеньев дробилки. При работе щековых дробилок к их звеньям приложены внешние силы в виде сил сопротивления при дроблении (разрушении) материала.

Усилие, приходящееся на дробящую подвижную плиту, т.е. усилие дробления определяется по формуле:

, Н, (25)

где - активная площадь дробящей плиты – рабочая поверхность плиты без

скосов, . Определяется из конструктивной схемы дробилки с

учетом износа дробящих плит;

p - удельное усилие дробления, Н·м ;

Значение – p рекомендуется определять из выражения:

, Н·м ; (26)

где - предел прочности (временное сопротивление сжатия) исходной

(заданной) горной породы на сжатие, Н·м ;

B - ширина приемного отверстия дробилки, м;

- коэффициент, учитывающий изменение p в зависимости от изменения

угла захвата дробилки. Значения рекомендуется выбирать по

табл.6 с учетом изменения угла захвата в виду износа дробящих плит.

Таблица 6

Значения коэффициента

Угол захвата,

град.

коэффициент

1,21

1,19

1,09

0,89

0,67

Расчетное (максимальное) значение усилия дробления принимается с учетом коэффициента запаса на случай попадания недробимых тел:

, Н, (27)

где - коэффициент запаса =1,4÷1,5.

Равнодействующая сил дробления для дробилок со сложным движением щеки ориентировочно принимается приложенной в точке, расположенной на расстоянии (0,3÷0,4)·Н от низа камеры дробления (дробящих плит) и направлена перпендикулярно к биссектрисе угла захвата, а для дробилок с простым движением щеки - (0,4 ÷0,5)·Н и направлена она перпендикулярно подвижной дробящей щеке.

На рис.5 показаны схемы действующих усилий в элементах дробилки с простым и сложным движением щеки.

Рис.5. Расчетные схемы щековых дробилок

Составляя далее уравнения равновесия сил относительно выбранной системы координат, находят неизвестные усилия, действующие в элементах дробилок, согласно статике твердого тела. Если величина какой-либо из неизвестных сил при расчете окажется отрицательной, то это означает, что направление силы противоположно тому, которое указано на рис.5. Ортогональная проекция силы на ось равна произведению модуля силы на косинус угла, образованного положительным направлением оси проекции и направлением проектируемой силы.

Например,

, Н, (28)

где - угол между положительным направлением оси проекции и вектором

проектируемой силы.

Определение габаритных, установочных и присоединительных размеров дробилки

На рис. 6 и 7 изображены общие виды щековых дробилок соответственно с простым и сложным движением подвижной щеки.

При разработке общего вида дробилки, а так же при ее прочностном расчете, желательно иметь размеры, характеризующие машину в целом.

Рис.6 Общий вид и основные размеры щековых

дробилок с простым движением щеки

Рис.7 Общий вид и основные размеры щековых дробилок

со сложным движением щеки

Габаритные, установочные и присоединительные размеры ориентировочно могут быть определены по аналогии с существующими моделями дробилок. В табл.7 приведены справочные размеры щековых дробилок отечественного производства. Для машин, не указанных в табл.7, эти размеры могут быть определены из геометрического подобия проектируемой и ближайшей по типоразмеру дробилки.

Габаритные, установочные, присоединительные и

справочные размеры щековых дробилок

Таблица 7

Пара-

метры,

Дробилки со сложным

движением щеки

Дробилки с простым движением

щеки

250×

900

400×

900

600×

900

400×

600

600×

900

900×

1200

1200×

1500

1500×

2100

0,83

0,27

0,05

0,70

1,2

1,23

1,3

1,4

2,95

0,85

1,835

0,98

0,45

0,475

0,3

0,875

1,42

1,085

0,24

1,1

0,325

0,075

1,3

1,8

1,834

1,815

0,976

2,65

1,215

2,279

1,02

2,98

1,436

0,5

0,3

1,0

1,38

1,068

0,318

1,514

0,365

0,85

1,61

2,49

2,52

2,05

1,216

3,35

1,56

2,15

1,02

3,085

1,514

0,55

0,35

0,965

1,73

1,82

0,315

1,65

1,0

0,3

0,06

1,85

2,32

0,645

1,275

1,742

1,07

2,295

0,3

1,1

0,318

2,08

1,625

0,37

1,22

2,42

3,9

0,825

1,543

2,1

4,16

2,06

2,406

1,7

3,275

1,61

0,61

0,35

1,0

1,711

1,8

0,346

2,5

2,326

0,91

1,05

0,46

1,41

2,97

4,42

1,02

3,19

4,53

7,50

2,97

4,34

2,02

5,55

3,0

1,473

0,56

0,45

1,534

1,564

2,87

2,76

0,60

3,4

2,76

0,972

1,3

0,47

2,02

3,89

5,54

1,405

3,518

5,36

9,28

3,92

5,19

2,45

7,29

3,35

1,65

0,65

0,4

1,925

1,965

4,05

3,0

0,544

4,8

4,6

1,114

1,76

0,63

2,5

5,21

6,6

1,58

3,518

5,09

9,39

4,30

6,28

3,08

8,44

4,76

2,35

0,94

0,58

2,32

2,405

3,823

3,2

0,648

Выбор материала деталей дробилки

Назначение материала деталей дробилки производится по общепринятым рекомендациям в зависимости от условий работы. В табл.8 приведен перечень наиболее распространенных материалов для деталей щековых дробилок.

Таблица 8

Материал деталей щековых дробилок

Наименование деталей

Материал

Станина

Подвижная щека

Дробящие плиты

Боковая броня (клинья)

Ось подвижной щеки

Эксцентриковый вал

Шатун

Распорные плиты

Опоры качения распорных плит

Вкладыши распорных плит (сухари)

Шкив и маховик

Упор регулировочного устройства

Тяга замыкающего устройства

Пружина замыкающего устройства

Корпус фрикционной муфты

Вкладыши подшипников подъемной щеки

Вкладыши шатуна

Сталь Ст.3. ГОСТ 380-71

Сталь 25Л-1. ГОСТ 977-65

Сталь 35Л-1. ГОСТ 977-65

Сталь Ст.3. ГОСТ 380-71

Сталь 35Л-1. ГОСТ 977-65

Сталь 65ГЛ. ГОСТ 1050-60

Сталь 110Г13Л. ГОСТ 2176-67

Сталь Ст.5. ГОСТ 1050-60

Сталь 110Г13Л. ГОСТ 2176-67

Сталь 45. ГОСТ 1050-60

Сталь 40Х. ГОСТ 1050-60

Сталь 45. ГОСТ 1050-60

Сталь 40Х. ГОСТ 1050-60

Сталь 25Л-1. ГОСТ 977-65

Сталь 35Л-1. ГОСТ 977-65

Чугун СЧ18-36. ГОСТ 1412-70

Чугун СЧ24-34. ГОСТ 1412-70

Сталь 45. ГОСТ 1050-60

Чугун СЧ28-48. ГОСТ 1412-70

Сталь 45. ГОСТ 1050-60

Сталь 5ХНВ. ГОСТ 5950-60

Чугун СЧ18-36. ГОСТ 1412-70

Сталь 35Л-1. ГОСТ 977-65

Сталь 35ГЛ. ГОСТ 1050-60

Сталь Ст.3. ГОСТ 380-71

Сталь 35Г. ГОСТ 1050-60

Сталь 60С2. ГОСТ 2052-53

Сталь 35Л-1. ГОСТ 977-65

Бр.ОЦС 6-6-3

Баббит Б6, Б83. ГОСТ 1320-55

Расчеты на прочность

Расчет станины

Станины щековых дробилок представляют собой сварные или литые рамы и рассчитываются как три раза статически неопределимая рама с осью симметрии.

Напряжения от изгиба в стенках станины определяются по формуле:

, (29)

где - изгибающий момент;

W - момент сопротивления рассматриваемого сечения;

- допустимое напряжение на изгиб.

Расчет подвижной щеки

Расчетная схема подвижной дробящей щеки дробилки с простым и сложным движением приведена на рис.5 и представляет собой балку, опирающуюся с одной стороны на распорную плиту и с другой стороны закрепленную на шарнире (на оси подвеса). Как видно из схемы, подвижная щека подвергается изгибу и растяжению.

Для дробилок среднего дробления нагрузку, передающуюся на щеку со стороны дробящей плиты, можно принимать равномерно распределенной, а для дробилок крупного дробления – сосредоточенной.

Суммарное напряжение в рассматриваемом сечении будет равно:

, (30)

Напряжение от изгиба определяются по формуле:

, (31)

где - изгибающий момент;

W - момент сопротивления сечения щеки.

Значение курса “Сопротивление материалов” позволяет легко решить поставленную задачу.

На участке I изгибающий момент изменяется по закону квадратной параболы (рис.5).

, (32)

На участке II изгибающий момент изменяется по линейному закону

, (33)

Максимальный изгибающий момент будет в сечении, где поперечная сила равна нулю.

Напряжения от растяжения определяются по формуле:

, (34)

где F - площадь расчетного сечения.

При попадании недробимого инородного тела расчет следует производить на предельную прочность (по пределу текучести материала) с коэффициентом запаса .

Расчет распорных плит

Распорная плита щековых дробилок работает в условиях пульсирующего цикла нагружения при рабочей нагрузке и мгновенно возрастающих нагрузок при попадании в дробилку инородного недробимого тела.

В связи с этим расчет распорной плиты производится на предельную прочность и на выносливость.

В общем случае распорная плита испытывает внецентренное сжатие. Эксцентриситет в приложении нагрузки возникает за счет нарушения правильности взаимного расположения опорных вкладышей (сухарей) при изменении положения эксцентрикового вала дробилки и износе опор качения и сухарей.

На рис.5 изображена распорная плита дробилки. Линия действия сил в этом случае соединяет точки контакта опорных поверхностей распорной плиты с опорными поверхностями сухарей. Удерживается плита от разворота силами трения и ребордами сухарей.

Так как линия действия сжимающей силы не совпадает с осью плиты, то в сечении появляется изгибающей момент. Кроме того, при использовании распорной плиты в качестве предохранителя от перегрузки она часто выполняется изогнутой, чтобы создать дополнительный изгибающий момент в расчетном сечении.

Суммарное напряжение в распорной плите определяется по формуле:

, (35)

где - усилие, сжимающее плиту;

F - расчетная площадь сечения плиты;

W - момент сопротивления сечения;

- допускаемое напряжения;

- момент, изгибающий плиту

, (36)

где - эксцентриситет в приложении сжимающих сил. Величина находится при кинетостатическом анализе механизма дробилки. Для практических расчетов можно использовать зависимость:

(37)

Расчет на предельную прочность производится по формуле:

, (38)

где - предел прочности материала плиты на изгиб, Н·м

- требуемый (нормативный) коэффициент запаса. Коэффициент запаса прочности по рабочей нагрузке принимается =2÷2,5, а для предохранительных распорных плит =1,5÷1,6.

На выносливость распорные плиты рассчитываются по формуле:

, (39)

где - предел выносливости материала при пульсирующей нагрузке , МПа; значения для чугуна СЧ18-36 и СЧ24-44 принимаются в следующих пределах:

=400 МПа – при сжатии

=60-80 МПа – при растяжении.

Коэффициент запаса по пределу выносливости при расчете распорных плит принимается равным =1,5÷2,5.

Расчет шатуна

Прочность шатунов и деталей соединений щековых дробилок зависит от конструктивного оформления и принятой методики их расчета. Шатун дробилок с простым движением щеки нагружен, в основном, растягивающими усилиями. Однако при различных углах между осью шатуна и осями передней и задней распорных плит в нем возникает изгибающей момент, в отдельных случаях достигающий значительной величины.

Расчет шатуна рекомендуется проводить: по сечению А-А верхней головки шатуна; по сечению В-В, расположенному на расстоянии – Х от оси нижней головки шатуна; по сечению С-С нижней головки шатуна (рис.5).

Суммарное напряжение от продольно-растягивающего усилия и изгибающего момента в рассматриваемом сечении определится по формуле:

, (40)

Коэффициент запаса прочности (по напряжениям) по отношению к пределу текучести:

, (41)

где - предел текучести материала шатуна;

- требуемый (нормативный) коэффициент запаса, =1,5÷2,5.

Напряжения в шатуне от действия растягивающих усилий равны:

, (42)

где - минимальная расчетная площадь сечения шатуна;

- допускаемое напряжение на растяжение.

Напряжения от изгиба шатуна определяются для случая двухопорной балки, нагруженной равномерно распределенной нагрузкой.

, (43)

где W - момент сопротивления сечения шатуна;

- допустимое напряжение на изгиб.

Расчет крышек шатунов, которые обычно разрушаются от усталости, носит сравнительный характер и сводится к определению напряжений при условиях, что часть усилий воспринимается вкладышами и угол ; .

, (44)

где - расстояние до болтов; W – момент сопротивления сечения крышки; J и - моменты инерции сечений соответственно крышки и вкладыша; F и - площадь сечений соответственно для крышки и вкладыша;

- допустимое напряжение на изгиб.

Расчет эксцентрикового вала

Эксцентриковый вал щековой дробилки подвергается изгибу и кручению (рис.5). Если принять в первом приближении, что нагрузка на вал распределяется симметрично, то при режиме дробления максимальные усилия в подшипниковых опорах будут равны (где - усилия, возникающие в эксцентриковом валу при рабочей нагрузке). Усилия изменяются по пульсирующему циклу. Опасными будут сечения I-I и II-II в метах изменения диаметра вала.

Напряжения изгиба определяется из выражения:

, (45)

где - диаметр вала в заданном сечении.

Напряжения кручения будут равны:

, (46)

Далее производится расчет вала на выносливость по напряжениям, возникающим при рабочих нагрузках, и на прочность по напряжениям, возникающим при попадании недробимых тел.

Расчет подшипников

Нагрузка на подшипники вала изменяется практически по тому же закону, что и усилие дробления.

Так как имеет место неопределенность в характере нагружения, то расчет производится сравнительным методом, используя данные о сроках службы подшипников аналогов проектируемой дробилки.

Срок службы подшипника определяется из выражения:

, (47)

где n – число оборотов вала дробилки;

h – срок службы подшипников;

c – коэффициент работоспособности подшипника;

– эквивалентная нагрузка на подшипники;

– коэффициент, учитывающий влияние характера нагрузки на сток службы

подшипника;

– коэффициент, учитывающий влияние температурного режима работы.

Для определения эквивалентной нагрузки рекомендуется формула:

, (48)

где - максимальная радиальная нагрузка на подшипник;

- максимальная осевая нагрузка;

m - коэффициент, учитывающий неодинаковое влияние радиальной и осевой

нагрузки на срок службы подшипника;

- коэффициент, учитывающий зависимость срока службы подшипника от

того, какое кольцо вращается относительно вектора нагрузки;

- коэффициент, учитывающий непостоянство действия максимальной

нагрузки.

Для щековых дробилок характерны следующие значения коэффициентов:

=1; =2; =1;

для подшипников подвижной щеки шатуна

=0,08÷0,12,

для коренных подшипников

=0,14÷0,18.

Подшипники скольжения рассчитываются по величине удельного давления и показателю .

Величина удельного давления в опоре скольжения шатуна определяется, в первую очередь, конструкцией, механической прочностью вкладыша и значильно зависит от смазки.

Среднее удельное давление в опоре шатуна определяется по формуле:

, (49)

где z – количество опор скольжения; и - диаметр и длина опоры вала под подшипник;

– допускаемое удельное давление.

В настоящее время критерием работоспособности опор скольжения служит зависимость (где - скорость скольжения вала в опоре).

, м/с (50)

где - число оборотов вала в минуту;

- коэффициент шатуна; .

Значения и колеблются в очень широких пределах. Это связано с многообразием факторов, влияющих на работу подшипников. В подшипниках, например, кривошипных горячештамповочных прессов значение изменяется в пределах 10-30 МПа, а - 20-50 МПа·м/с.

Расчет оттяжных пружин

Оттяжные пружины должны предотвращать раскрытие шарниров распорных плит. Усилие, раскрывающее шарниры распорных плит, определяется при кинетостатическом расчете механизма дробилки для положения, соответствующего минимальной разгрузочной щели, т.е. когда подвижная щека приближена к неподвижной.

Усилие оттяжных пружин определяется из соотношения:

, (51)

где - коэффициент запаса, = 1,5÷2,0;

R - составляющая усилия, раскрывающая шарниры распорных плит,

действующая на подвижную щеку;

- плечо силы R относительно оси вращения;

- плечо силы относительно оси вращения.

Деформация пружин, соответствующая усилию равна:

, (52)

где - коэффициент запаса хода. =1,5÷2,0;

- ход тяги пружины, соответствующий ходу подвижной щеки.

Жесткость пружины определяется из выражения

, (53)

усилие пружины при максимальной рабочей деформации равно:

. (54)

Далее по расчетным данным следует произвести выбор пружин по ГОСТу 13764-68 и ГОСТу 13776-68 “Пружины винтовые цилиндрические сжатия и растяжения из стали круглого сечения”.

Расчет предохранительных устройств

Ввиду большого разнообразия устройств, применяющихся в качестве предохранителей щековых дробилок, ниже рассмотрено устройство, смонтированное на шкиве – маховике дробилки, как наиболее распространенное из существующих типов предохранителей. Такое устройство рассчитывается по следующей зависимости:

, (55)

где - расчетный момент, передаваемый муфтой;

- коэффициент запаса сцепления. Принимается для щековых дробилок

=1,5;

- момент сил сопротивления на валу дробилки. Величина

определяется по установленной мощности электродвигателя дробилки.

Усилия пружин фрикционных дисковых предохранительных муфт определяются по расчетному моменту:

, (56)

где - средний диаметр рабочей части дисков;

f - коэффициент трения;

z - число пар трущихся поверхностей.

Параметры муфты, пружин и средств управления рассчитываются по известным формулам из деталей машин.

Уравновешивание сил инерции механизма дробилки

Силы инерции механизма дробилки уравновешиваются при помощи противовесов, которые обычно устанавливаются на обходе маховика – шкива.

Наиболее целесообразной формой противовеса, отливаемого на ободе шкива и маховика или крепящегося к ним болтами, является круговой сегмент.

Для определения конструктивных размеров противовеса в виде кругового сегмента используется зависимость:

, град, (57)

где - центральный угол кругового сегмента, град;

- радиус сегмента (внутренний радиус обода маховика – шкива, к которому

крепится противовес), м;

- сила инерции, которую должны развивать противовесы, Н;

- толщина противовеса, м;

- плотность материала противовеса, ;

n - число оборотов шкива – маховика, об/с.

Значения неуравновешенных сил инерции рекомендуется сравнить с максимально допустимыми, которые составляют

а) для дробилок со сложным движением щеки

(58)

б) для дробилок с простым движением щеки

(59)

где G - общая масса дробилки.

Расчет маховых масс дробилки

Задача заключается в определении такого момента инерции маховика относительно оси вращения главного вала, при котором были бы обеспечены пределы колебания угловой скорости главного вала в течение периода установившегося движения, заданные коэффициентом неравномерности.

При расчете маховых колес дробилок следует исходить из того, что дробление материала происходит за счет мощности электродвигателя и кинетической энергии маховиков.

Момент инерции маховика дробилки определяется по формуле:

, (60)