- •Министерство образования и науки рф
- •1.1 Расчёт основных параметров
- •1.2 Расчет на прочность деталей валковой дробилки
- •1.2.1 Расчет вала
- •2 Экономическая часть
- •2.1 Определение эксплуатационной производительности
- •2.2 Определение удельных капитальных вложений
- •2.3 Определение удельного расхода энергоресурсов
- •2.4 Определение себестоимости машино-смены
- •2.5 Определение себестоимости продукции
- •2.6 Годовой экономический эффект от внедрения проектируемой дробилки
- •3 Охрана труда и окружающей среды
- •Заключение
1.2 Расчет на прочность деталей валковой дробилки
1.2.1 Расчет вала
Расчет вала выполняется на кручение
Определяем крутящий момент вала
М = 7162(N/η) (1.2.1)
где N – мощность на валу, л.с., N = 34,46 л.с. (по прототипу)
η – число оборотов вала в минуту, η = 48об/м (по прототипу)
М = 7162(34,46/48) = 5141,7 Н*м
Определяем действующий на вал горизонтальные и вертикальные составляющие.
Находим окружное усилие соответствующее результирующее усилие:
pрез = 2М/D (1.2.2)
pрез = 2х5141,7/1,1 = 10270 Н
Находим проекции результирующего усилия на оси x и y.
Px = pрез соsα (1.2.3)
Px = 10270х cos24o20' = 9367,4 Н
Py = pрез sinα (1.2.4)
Py =10270х sin24o20' = 4209,9 Н
Строим эпюры изгибающих моментов. Вал рассматриваем как балку на двух опорах:
а) нагрузка в горизонтальной плоскости
Находим опорные реакции
ΣMa = 0; Px 0,95-HВ1,9 = 0
HВ = Px0,95/1,9
HВ = 9,367х0,95/1,9 = 4,68 кН
ΣMa = 0; Px 0,95-HА1,9 = 0
HА = Px0,95/1,9 (1.2.5)
HА = 9,367х0,95/1,9 = 4,68 кН
Проверка Σх = 0; HА + Px - HВ =0,
4,68-9,36+4,68 =0
0 = 0
Строим эпюру Мкг, кНм
ΣMк1г = Ha0,95;
ΣMк1г = 4,62х0,95 = 4,44 кНм
б) Нагрузка в вертикальной плоскости.
Находим опорные реакции
ΣMб = 0; Ra1,9 + Ру0,95 = 0
Rа = -Ру0,95/1,9, (1.2.6)
Rа = - 4,2 х 0,95/1,9 = -2,1 кН
ΣMa = 0; Rб1,9 + Ру0,95 = 0
Rб = 4,2 х 0,95/1,9 = 2,1 кН
Проверка Σу = 0; RA + Px - PВ =0,
-2.1+ 4.2-2.1 = 0
0 = 0
Строим эпюру Мхб, кНм
ΣМхб = RA0.95,
ΣМхб = 2,1 х 0,95 = 1,99 кНм
Рассчитываем диаметры ступенчатого вал:
(1.2.7)
где Мг – крутящий момент в горизонтальной плоскости,
Мг = 4,44кН;
Мб – крутящий момент в вертикальной плоскости,
Мб = 2,1кНм.
Сечение I-I:
(1.2.8)
Диаметр вала определяется по формуле:
, (1.2.9)
где [τ] – допускаемое напряжения, [τ] = 13,75 МПа [ по 2]
мм, принимаем 160мм
Сечение II –II:
мм.
Выполняем расчет вала на выносливость общий коэффициент запаса выносливости определяется:
(1.2.10)
где nσ – коэффициент запаса усталостной прочности по нормальным
напряжениям;
nτ – коэффициент запаса усталостной прочности по касательным напряжениям.
(1.2.11)
где σ 1 – нормальное напряжение, σ 1 = 550МПа;
σmax – максимальное нормальное напряжение;
Кσσ- - коэффициент концентратор напряжений.
(1.2.12)
где Кσ – коэффициент концентратор, при σ = 800МПа, и σ = 1,8;
Еσ – масштабный фактор, Еσ =0,2;
βσ – коэффициент качества обработки поверхности, βσ =0,85;
βσ – коэффициент упрочнения частоты, βσ =1,5.
Кσσ=(1,8/0,8+1/0,85-1)1/1,5=1,62
, (1.2.13)
где Мn – результирующий крутящий момент, Мn =4,86кНм
Wx=ПD3/32 (1.2.14)
Wx = 3.14 х 283/32 = 215.4см3
(1.2.15)
где τ–1 – касательное напряжение, τ = 400 МПа;
- эффективный концентратор напряжения;
τа, τс – касательные напряжения.
τа = τс = τmax/2.
φτ – характеристика циклов нагружения, φτ = 0,06
(1.2.16)
где Кτ – коэффициент концентрации, Кτ = 1,7;
Еτ – масштабный фактор, Еτ = 0,8;
βτ – коэффициент качества обработки поверхности, βτ = 0,85.
(1.2.17)
где Wр – геометрическая характеристика продольного сечения, см3.
(1.2.18)
Определяем общий коэффициент запаса выносливости:
.
Необходимо выполнения условия для обеспечения прочности вала:
n > [n] = 1,35;
1,5 > 1,35. Условие выполняется.
Рисунок 2 – Схема для расчёта вала