Расчет щековой дробилки со сложным движением щеки

l = 0,55(2520+630)+40=1772,5 мм

L_p= 2×1772,5+9891/2+3572100/(4×1772,5) = 8994,32 мм

Определяем по ГОСТ-1284-68 до ближайшего значения L = 9000 мм.

Межосевое расстояние:

                                               (18)

мм

Находим угол обхвата малого шкива:

a₁ = 180° – 57°(d₂ – d₁)/А_р                                                                         (19)

a₁ = 180° – 57°(2520 – 630)/1775,81 = 119,34°»120º

Мощность, передаваемая одним ремнем с учетом условий работы:

           N_p=N₀×k₁×k₂,                                                                                               (20)

где     k₁ – коэффициент, учитывающий угол обхвата шкива, k₁=0,86;

  k₂ – коэффициент, учитывающий условия работы, k₂=0,87.

N_p=34,7×0,86×0,87=25,96 кВт.

Количество необходимых ремней:

Z = 90/25,96 = 3,47

Округляем количество ремней до 4.

Профиль шкива представлен на (рис. 3).

Рис. 3. Размеры профиля шкива при типе ремня Д

6. Определение нагрузок в элементах дробилки

 

Силовой расчет дробилки состоит в определении внешних неизвестных сил, действующих на звенья механизма, а также сил взаимодействия звеньев в местах их соприкосновения, то есть реакций в кинематических опорах.

Усилие, приходящееся на дробящую плиту, то есть усилие дробления Р, определяется по формуле:

,                                                                                                   (21)

где F_дроб – активная площадь дробящей плиты (рабочая поверхность плиты без скосов), м², определяется из конструктивной схемы     F_др = H×L = 6768000 мм²;

       p – удельное усилие дробления, Н/м².

Значение p рекомендуется определять из выражения:

,                                                                      (22)

где s - предел прочности (временное сопротивление сжатию) исходной горной

       породы на сжатие, Н/м²;

       К_a - коэффициент, учитывающий изменение p в зависимости от изменения

       угла захвата  дробилки,  при a = 17º К_a = 1,14 [7, стр. 18].

Н/м²

 МН

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

,                                                                                               (23)

где К_зап – коэффициент запаса, К_зап = 1,4¸1,5.

МН

 Равнодействующая сил дробления для дробилок со сложным движением щеки ориентировочно прикладывается в точке, расположенной на расстоянии (0,3¸0,4)Н от низа камеры дробления, и направлена перпендикулярно к биссектрисе угла захвата.

Схема действующих усилий в элементах дробилки показана на (рис. 4).

Рис. 4. Расчетная схема щековой дробилки

 

Составляя далее уравнения  равновесия сил относительно выбранной  системы координат, найдем неизвестные  усилия, действующие в элементах  дробилки.

 ,                                                                                       (24)

где  y – угол между положительным направлением оси проекции и вектором проектируемой силы.

МН

                                                                                (25)

МН

 

 

7. Определение  габаритных, установочных  и присоединительных  размеров дробилки

 

На (рис. 5) изображен общий вид дробилки со сложным движением щеки. Габаритные, установочные и присоединительные размеры ориентировочно определены по аналогии с существующими моделями дробилок [7, стр. 22]:

h1 = 3760 мм	a4 = 3200 мм
h2 = 972 мм	B1 = 4480 мм
h4 = 470 мм	b = 2360 мм
h5 = 3927 мм	b1 =1860 мм
h6 = 4600 мм	b2 = 2490 мм
H1= 5100 мм	b3 = 630 мм
A1= 4600 мм	b4 = 250 мм
a1 = 1400 мм	D = 2545 мм
a3 = 7100 мм	D1 = 655 мм

Рис. 5. Общий вид и основные размеры дробилки

 

8. Выбор материала деталей дробилки

 

Назначение материала деталей  дробилки производится по общепринятым рекомендациям в зависимости  от условий работы. Результат выбора материала деталей дробилки представлен в (таблице 3).

Таблица 3. Материал деталей щековой  дробилки

Наименование деталей	Материал
Станина	Сталь 35Л-1. ГОСТ 977-65
Подвижная щека	Сталь 35Л-1. ГОСТ 977-65
Дробящие плиты	Сталь 110Г13Л. ГОСТ 2176-90
Боковая броня	Сталь 110Г13Л. ГОСТ 2176-90
Ось подвижной щеки	Сталь 45. ГОСТ 1050-60
Эксцентриковый вал	Сталь 45. ГОСТ 1050-60
Распорные плиты	Чугун СЧ18-36. ГОСТ 1412-70
Опоры качения распорных плит	Сталь 45. ГОСТ 1050-60
Вкладыши распорных плит (сухари)	Сталь 45. ГОСТ 1050-60
Шкив и маховик	Чугун СЧ18-36. ГОСТ 1412-70
Упор регулировочного устройства	Сталь 35Л-1. ГОСТ 977-65
Тяга замыкающего устройства	Сталь Ст 3. ГОСТ 380-71
Пружина замыкающего устройства	Сталь 35Г. ГОСТ 1050-60
Корпус фрикционной муфты	Сталь 35Л-1. ГОСТ 977-65
Вкладыши подшипников подъемной  щеки	Бр. ОЦС 6-6-3
Вкладыши шатуна	Баббит Б6. ГОСТ 1320-55

 

9. Расчет основных деталей дробилки на прочность

 

Все детали дробилки должны выдерживать  без поломок и большой деформации те максимальные усилия, которые в них развиваются при нормальной работе.

Прочностной расчет щековых дробилок сводится к определению действующих  в деталях машины напряжений и  сравнению их с допускаемыми напряжениями для материала этих деталей.

 

        9.1. Расчет станины

 

При работе дробилки поперечные стенки станины воспринимают нагрузки от дробящих щек.

Станину дробилки рассчитывают как  жесткую раму, передняя и задняя стенки которой равномерно нагружены  нагрузкой Р_max., в жестких углах которой при изгибе возникают опорные моменты М_о. Поперечные стенки станины рассматриваются как балки на двух опорах, нагруженные силой Q и статически неопределимым моментом М₀. Продольные стенки станины рассматриваются как балки, нагруженные на концах моментом М₀. Благодаря жесткости соединения при изгибе стенок их углы поворотов q₁ и q₂ будут одинаковы, причем каждый из них равен опорной реакции от фиктивной нагрузки стенки, площади эпюры моментов, деленной на жесткость стенки (ЕJ).

Для поперечной стенки фиктивная нагрузка [5, стр. 36]:

                                                                              (26)

Из данной формулы получим момент (Н м):

                                                                     (27)

Наибольший изгибающий момент в поперечной стенке (Н м):

                                                                                (28)

Напряжение в поперечной стенке (Па):

                                                                                    (29)

Напряжение в продольной стенке (Па):

                                                                  (30)

В приведенных формулах:

l₃ и l₄ – длины поперечной и продольной стенок соответственно,

 l₃ = 2800 мм, l₄ = 4600 мм;

J₁ и J₂ – моменты инерции поперченной и продольной стенок соответственно, J₁= 6,3×10⁹ мм⁴, J₂ = 7,875×10⁹ мм⁴;

W₁ и W₂ – моменты сопротивления поперечной и продольной стенок, соответственно, W₁= 42×10⁶ мм³, W₂ = 52,5×10⁶  мм³.

 МН×м

МН×м

МПа

 МПа

 

        9.2. Расчет подвижной щеки

 

Расчетная схема подвижной дробящей щеки дробилки со сложным движением щеки приведена на рисунке 6 и представляет собой балку, опирающуюся с одной стороны на распорную плиту и с другой – на плиту, закрепленную на шарнире. Как видно из схемы, подвижная щека подвергается изгибу и растяжению.

Для дробилок крупного дробления нагрузку, передающуюся на щеку со стороны дробящей плиты, можно принимать сосредоточенной.

Суммарное напряжение в рассматриваемом  сечении определяется по формуле:

                                                                                       (31)

Напряжения от изгиба определяются по формуле:

                                                                                              (32)

Рис. 6. Расчетная схема подвижной щеки дробилки

 

На участке I изгибающий момент изменяется по закону квадратной параболы:

                                                                                   (33)

МНм

На участке II изгибающий момент изменяется по линейному закону:

                                                                                                 (34)

МНм

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

Напряжение от растяжения определяется по формуле:

,                                                                                                      (35)

где F – площадь расчетного сечения.

 МПа

 

        9.3. Расчет распорных плит

 

Распорная плита 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.

Суммарное напряжение в распорной  плите определяется по формуле:

,                                                                                (36)

где Р_рп – усилие, сжимающее плиту;

      F – расчетная  площадь сечения плиты;

      W – момент  сопротивления сечения;

      М_и – момент, изгибающий плиту:

,                                                                                                (37)

где r₁ – эксцентриситет в приложении сжимающих сил,  r₁=(0,1¸0,15)×S_н.

МНм

 МПа

Расчет на предельную прочность  производится по формуле:

,                                                                                                   (38)

где s_b - предел прочности материала на изгиб, Нм²;

     [n] – требуемый коэффициент  запаса прочности,

              [n] = 2¸2,5 – при рабочей нагрузке,

              [n] = 1,5¸1,6 – для предохранительных распорных плит.

Распорные плиты рассчитываются на выносливость по формуле:

,                                                                                                 (39)

где s_-1 – предел выносливости материала при пульсирующей нагрузке, МПа.

Значения s_-1 для чугуна марки СЧ18-36 принимается в следующих пределах: s_-1 = 400 МПа – при сжатии, s_-1 = 60¸80 МПа – при растяжении.

Коэффициент запаса по пределу выносливости при расчете распорных плит принимается  равным [n] =1,5¸2,5.

 

        9.4. Расчет эксцентрикового вала

 

Эксцентриковый вал дробилки подвергается изгибу и кручению. Напряжения изгиба  определяются на основании построенных эпюр изгибающего (М_изг) момента и диаметра вала (d) в опасном сечении.

Определим реакции в опорах подшипников.

SМ_А = 0

                                                                                       (40)

где l – расстояние  между подшипниками, l = 2360 мм.

МН

Построим эпюру изгибающих моментов.

                                                                                               (41)

 

Напряжение изгиба определяется из выражения:

,                                                                                                 (42)

где d_в – диаметр вала в заданном сечении.

 МПа

Напряжение кручения определяется по формуле:

                                                                                                    (43)

МПа

Рис. 7. Расчетная схема эксцентрикового вала

        9.5. Расчет подшипников

 

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

Срок службы подшипника определяется из выражения:

,                                                                           (44)

где n – число оборотов вала дробилки;

       h – срок службы  подшипников;

      С – коэффициент  работоспособности подшипника;

      Q_экв – эквивалентная нагрузка на подшипники;

      К_s - коэффициент, учитывающий влияние характера нагрузки на срок

             службы подшипника;

     К_Т – коэффициент, учитывающий влияние температурного режима работы.

Эквивалентная нагрузка определяется по формуле:

,                                                                   (45)

где  R_max – максимальная радиальная нагрузка на подшипник;

       A_max – максимальная осевая нагрузка;