Главная
Новости
Строительство
Ремонт
Дизайн и интерьер
Каркасный дом
Несущие конструкции
Металлические конструкции
Прочность дорог
Дорожные материалы
Стальные конструкции
Грунтовые основания
Опорные сооружения





















Яндекс.Метрика

Определение основных усилий и расчета на прочность щековых камнедробилок

Для расчета на прочность основных деталей и узлов дробилок необходимо определить действующие в них усилия.
Определение усилий в элементах дробилок. В дробилке с простым качанием щеки (фиг. 26) при нижнем положении шатуна AB качающаяся щека находится в крайнем правом положении и давление Qmin равно нулю. При вращении эксцентрикового вала в любую сторону шатун начинает подниматься, качающаяся щека приближается к неподвижной дробящей плите и возникает усилие раздавливания, растущее от нуля до максимума. При дальнейшем вращении вала усилие Q снова падает до нуля. Приближенно можно считать, что усилие Q изменяется по прямолинейному закону и направлено нормально к плоскости подвижной щеки. Тогда получим
Определение основных усилий и расчета на прочность щековых камнедробилок

где А — работа дробления;
s — ход подвижной щеки в месте приложения силы Q, измеряемый по линии действия силы.
Определение основных усилий и расчета на прочность щековых камнедробилок

Из формул (21) и (20) определим наибольшее усилие раздавливания
Определение основных усилий и расчета на прочность щековых камнедробилок

здесь все линейные размеры в см, а σв и E — в кг/см2.
На основании ряда экспериментов ВНИИСтройдормаша по определению усилий дробления при нормальном питании дробилок со сложным качанием щеки установлено, что максимальные величины равнодействующих нагрузок приложены по высоте в середине активной части дробящей плиты, считая активным ее участок без скосов вверху (так как на скосах камень не захватывается плитами, не дробится и не дает нагрузки). Так как равнодействующая максимальных нагрузок проходит через середину активной части дробящей плиты, то можно считать, что максимальная нагрузка распределена по плите равномерно. При расчетном пределе прочности камня 3000 кг/см2 можно принять расчетную нагрузку равной 27 кг/см2 поверхности активной части дробящей плиты, что следует из результатов экспериментальных исследований (табл. 7 и фиг. 27).
Определение основных усилий и расчета на прочность щековых камнедробилок

Зная max, можно определить графическим или аналитическим путем все усилия в частях механизма щековой дробилки. Так, сжимающее усилие Т, действующее вдоль распорной плиты, при крайнем верхнем ее положении (показано на фиг. 26 пунктиром) будет
Определение основных усилий и расчета на прочность щековых камнедробилок

Из параллелограмма сил находим растягивающее усилие, действующее на главный шатун,
Определение основных усилий и расчета на прочность щековых камнедробилок

где β — угол между распорной плитой и шатуном.
Подсчитав значение усилий, действующих в распорной плите, для различных углов, можно убедиться, что шатунно-рычажный механизм особенно выгоден при β = 80°, при β = 90° усилие T получается бесконечно большим.
Аналогичным образом можно определить усилия и в других деталях. Определение это лучше всего произвести графическим способом.
Определение основных усилий и расчета на прочность щековых камнедробилок

Рассмотрим пример графического определения усилий для механизма щековой дробилки со сложным качанием щеки (фиг. 28).
Здесь Q, как и ранее, усилие дробления; T1 — сжимающее усилие в распорной плите; R1 — давление на цапфу кривошипа А, к которому подвешена качающаяся щека AB; R и T — реакции опор А и В качающейся щеки.
Величина Q определяется по формуле (22)/ Линия действия силы должна пройти через точку A (O1) и (если пренебречь трением) через точку F пересечения направлений сил Q и T1. Направления сил R1 и T1 определятся из параллелограмма ET1QR1.
Давление R1 можно разложить на тангенциальную силу Р, нормальную направлению АО, и силу S по этому направлению. Сила P развивает статический момент Pr кгсм, который оказывает сопротивление вращению двигателем вала дробилки в направлении, указанном стрелкой, а сила S сжимает кривошип АО и действует на эксцентриковый вал и его подшипники.
Определение основных усилий и расчета на прочность щековых камнедробилок

Определение растягивающего усилия P1 в качающейся щеке AB можно произвести, разложив силу Т, действующую в точке В по Двум направлениям — BA (сила P1) и направлению, нормальному к BA (сила R2).
Величину силы R2 можно найти из уравнения равновесия относительно точки А
Определение основных усилий и расчета на прочность щековых камнедробилок

где l1 и l2 — расстояния точки приложения силы Q от верхней и нижней опор качающейся щеки.
Сила Q приложена на расстоянии 1/3 длины щеки, считая от нижней опоры.
Учитывая возможную перегрузку дробилки при попадании в нее недробимых кусков, проф. Л. Б. Левенсон рекомендует брать Qрасч =2Q, полагая, что при этом учитываются все динамические нагрузки, в том числе и от маховика, передающего частям машины при рабочем ходе кинетическую энергию, накопленную им при ускоренном холостом ходе.
Однако практика показывает, что достаточно принять Qрасч = 1,5Q.
Определение основных усилий и расчета на прочность щековых камнедробилок

Если в распорной плите имеются овальные отверстия (для облегчения веса), то при расчете необходимо учесть концентрацию напряжений. Схема и номограмма для определения коэффициента концентрации напряжений а'к приведены на фиг. 29. Порядок расчета при этом следующий. По имеющимся данным определяют значения величин √a/r и √t/r (обозначения указаны на фиг. 29). На номограмме откладывают вправо величину (точка а), а влево значение величины √t/r (точка г). От точки а восстанавливают перпендикуляр до пересечения c кривой в точке б, из которой проводят горизонтальную линию до пересечения с осью ординат (точка в, построение выполнено пунктиром). Затем соединяют прямой точки в и г и из точки О как центра описывают окружность, касательную к этой прямой. Радиус этой окружности и дает величину коэффициента а'к.
Далее определяют расчетное напряжение ослабленного сечения
Определение основных усилий и расчета на прочность щековых камнедробилок

где σном — расчетное напряжение ослабленного сечения в кг/см2; σmax = 0,75σвсж, здесь σвсж — предел прочности при сжатии чугуна (СЧ 15-32).
Предел прочности уменьшается на 25% за счет литейных пороков, не видимых при осмотре.
Площадь сечения плиты по хх определится из выражения
Определение основных усилий и расчета на прочность щековых камнедробилок

где T — расчетное усилие, сжимающее распорную плиту при верхнем положении шатуна.
Выбранное сечение проверяется экспериментально.
Определение характеристики и основных размеров маховика. При холостом ходе мощность двигателя расходуется лишь на преодоление вредных сопротивлений в механизме и на накапливание кинетической энергии маховика, что сопровождается увеличением его угловой скорости от значения ωmin до ωmax.
Наибольшая мощность затрачивается дробилкой при рабочем ходе, когда работа дробления совершается от использования энергии, поступающей от двигателя, и кинетической энергии маховика при падении угловой скорости последнего.
Сказанное может быть представлено формулой
Определение основных усилий и расчета на прочность щековых камнедробилок

где А — работа дробления за один рабочий ход в кгм;
N — мощность двигателя в л. с.;
t — время рабочего хода, равное 30/n сек.;
I — момент инерции маховиков в кгм*сек2;
ωmax, ωmin — соответственно максимальная и минимальная угловые скорости маховиков.
Работа дробления А определяется по формуле (18), а возвращаемая маховиками кинетическая энергия может быть представлена в следующем виде:
Определение основных усилий и расчета на прочность щековых камнедробилок

Подставив в формулу (23) значения входящих в нее величин, получим
Определение основных усилий и расчета на прочность щековых камнедробилок

откуда
Определение основных усилий и расчета на прочность щековых камнедробилок

Момент инерции маховика
Определение основных усилий и расчета на прочность щековых камнедробилок

Подставив это выражение в формулу (24) и заменив ω на пn/30, после преобразований получим
Определение основных усилий и расчета на прочность щековых камнедробилок

Величина GD2 называется характеристикой маховика; зная эту величину, можно определить его конструктивные размеры. Для этого предварительно задаются диаметром маховика D исходя из величины его окружной скорости
Определение основных усилий и расчета на прочность щековых камнедробилок

Предполагается, что вся масса маховика G/g кг сосредоточена в его ободе (в действительности вес обода равен примерно 0,9 G) на расстоянии R = от оси вращения (см. фиг. 26).
Поскольку щековые дробилки имеют два маховика, вес каждого из них равен G/2.
Площадь сечения обода каждого маховика можно определить из уравнения
Определение основных усилий и расчета на прочность щековых камнедробилок

откуда
Определение основных усилий и расчета на прочность щековых камнедробилок

где γ — удельный вес материала (чугуна) маховика в кг/см3;
D — диаметр маховика в см;
G — вес в кг.
Уравновешивание сил инерции движущихся частей. Неуравновешенные силы инерции шатуна и качающейся щеки, передаваемые на опоры, вызывают в опорах, а следовательно, в раме и фундаменте машины вредные сотрясения и раскачивания, которые необходимо уравновесить. Это выполняется установкой противовесов различных систем, частично или полностью уравновешивающих силы инерции.
Обычно в щековых дробилках уравновешивают только качающуюся щеку путем установки вращающегося противовеса, что является наиболее простым способом.
При уравновешивании вращающейся массы А, центр тяжести которой вращается на радиусе R1, весом G должно быть
Определение основных усилий и расчета на прочность щековых камнедробилок

где Gn и R1 — вес и радиус вращения центра тяжести противовеса, расположенного прямо противоположно вращающейся массе А.
Для уменьшения веса противовеса выгодно принять большую величину R1, вследствие чего противовес располагают у обода маховика. Однако при таком весе противовеса уравновешивание оказывается неполным для качающейся массы шатуна, так как здесь возникают неуравновешенные силы инерции самого противовеса H (см. фиг 26), действующие в направлении, перпендикулярном к направлению уравновешивания AOH. Для уменьшения вредного влияния этих сил на практике принимают
Определение основных усилий и расчета на прочность щековых камнедробилок

где k — коэффициент уменьшения, равный от 1/2 до 2/3.
В шатуне AB можно считать 1/3 его веса G вращающейся массой, которую нужно уравновесить полностью, а остальные 2/3G — качающейся массой, которую следует уравновесить при k = 1/2. Исходя из этого, получим полный вес противовеса равным
Определение основных усилий и расчета на прочность щековых камнедробилок

Более подробно вопросы уравновешивания щековых камнедробилок освещаются в специальной литературе.
Вопрос расчета на прочность дробящих плит в литературе мало освещен. Д-р техн. наук проф. А.И. Анохин предложил рассчитывать дробящую плиту как пластинку, опертую по периферии с центральной нагрузкой сосредоточенной силой Q, по формуле
Определение основных усилий и расчета на прочность щековых камнедробилок

где h — толщина дробящей плиты в см;
а — длина плиты в см;
b — ширина плиты в см;
σви — предел прочности при изгибе материала щек в кг/см2;
μ — коэффициент; для чугуна μ = 1,75/2; для стали μ = 0,3 — 0,4.
При расчете наличие рифления (гребней) на плите не учитывается, что несколько повышает запас прочности. Помимо прочности плиты следует учитывать ее жесткость.
Исследования, проведенные С.М. Полосиным-Никитиным (МАДИ), показали, что формула (25) дает результаты, близкие к действительным.
Для износостойкости дробящей плиты очень важно плотное прилегание ее к задней стенке станины и к качающейся щеке. В небольших дробилках для этой цели применяют подливку цинка или цементного раствора, а в больших — прокладку между щекой и плитой рольного свинца, асбестового картона или пластических материалов.
Ниже приводится порядок расчета на прочность элементов щековой камнедробилки СМ-16А со сложным качанием щеки.
Эксцентриковый вал. Эксцентриковый вал подвергается одновременному действию изгиба и кручения. При расчете эксцентрикового вала определяют величину его прогиба. Так как вал имеет переменное сечение (фиг. 30), то расчет производят методом фиктивной балки, определяя прогиб вала постоянного сечения с помощью приведенной эпюры изгибающего момента.
При этом принимается, что поскольку кривизна упругой линии в любом сечении выражается отношением
Определение основных усилий и расчета на прочность щековых камнедробилок

где ς — радиус кривизны;
М — изгибающий момент, можно считать, что увеличение жесткости на изгиб в данном сечении оказывает такое же влияние на прогиб, как и уменьшение изгибающего момента.
При построении приведенной эпюры изгибающего момента каждая ордината умножается на отношение I0/I,
где I0 — постоянный момент инерции, к прогибу которого приводится вал переменного сечения;
I — момент инерции соответствующего сечения (I, II, III).
Определение основных усилий и расчета на прочность щековых камнедробилок

В соответствии с этим, рассматривая фиктивную балку A1B1, ее загружают не треугольной эпюрой изгибающего момента, а эпюрой, изображенной площадями F1, F2 и т. д. При построении эпюры каждая ордината средней части уменьшена для участка между сечениями I и III b отношении I0/I1 а для участка III—IV в отношении I0/I2.
Прогиб вала определяемся при рабочей нагрузке, приложенной к одному подшипнику.
Определение основных усилий и расчета на прочность щековых камнедробилок

Помимо определения прогиба, в расчет эксцентрикового вала входит:
1. Определение крутящего момента при рабочей нагрузке и проверка напряжения.
2. Определение действительного запаса прочности при изгибе.
3. Проверка коэффициента концентрации напряжения в галтели.
4. Проверка предела усталости для вала данного диаметра при симметричном цикле в кг/мм2.
Качающаяся щека. Расчет на прочность качающейся щеки сводится к проверке ее (фиг. 31):
1. На изгиб в сечениях m—m, k—k и n—п изгибающим моментом, равным
Определение основных усилий и расчета на прочность щековых камнедробилок

где T — усилие, действующее на распорную плиту;
аm(n.к) — плечо силы для сечений m—m, k—k, n—n.
2. На растяжение силой R.
3. На срез силой Q, здесь Q — дробящее усилие, определяемое по формуле (22).
Величина силы T определяется по осциллограмме.
Для определения площадей Fm, Fk и Fn (соответственно для сечений m—m, k—k и n—n), а также моментов инерции пользуются чертежами этих сечений, аналогичными приведенным на фиг. 31.
Определение основных усилий и расчета на прочность щековых камнедробилок

Расчет сварной станины. Станину рассчитывают как жесткую раму, две стенки которой (передняя и задняя) загружены равномерно распределенной нагрузкой (фиг. 32). При расчете проверяют прочность угла станины и ее стенок.
Как углы станины, так и ее стенки подвергаются воздействию момента М, который определяется по формуле
Определение основных усилий и расчета на прочность щековых камнедробилок

где Qmax — наибольшая величина дробящего усилия в кг;
I и I1 — моменты инерции относительно нейтральной оси, соответственно передней и боковой стенок.
Остальные обозначения ясны из фиг. 32.
Угол станины (фиг. 33) при разрушении распорной плиты подвергается воздействию:
1. Момента М, определяемого по формуле (26).
2. Усилия Q, растягивающего боковую стенку, Q = Qразр/2 кг.
Разложив усилие Q на составляющие T и N, определяют нормальное и скалывающее напряжения.
Площадь поперечного сечения и момент инерции определяются по чертежу (сечение AA).
Передняя стенка рассчитывается на изгиб моментом
Определение основных усилий и расчета на прочность щековых камнедробилок

где M имеет прежнее значение [формула (26)].
Кроме того, проверяются напряжения растяжения при разрушающей нагрузке в сечениях I—I, II—II и III—III (фиг. 32) и скалывающие напряжения в основном металле и в швах на опоре.
Боковая стенка проверяется:
1. На сжатие от изгиба при разрушающей нагрузке по формуле
Определение основных усилий и расчета на прочность щековых камнедробилок

где M и I1 имеют прежние значения, а х2 ясно из фиг. 32.
2. На растяжение от изгиба по формуле
Определение основных усилий и расчета на прочность щековых камнедробилок

3. На растяжение силой Q
Определение основных усилий и расчета на прочность щековых камнедробилок

где F — площадь поперечного сечения боковой стенки в см2.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: