6. Расчет механизма регулирования разгрузочной щели щековой дробилки

На распорную плиту действует составляющая силы тяжести G_щ подвижной щеки Р_пр (рис. 6.1).

Рис. 6.1. Схема сил, действующих на распорную плиту и подвижную щеку

Сила тяжести щеки G_щ = 12кН. Рассчитаем усилие, действующее на ползун при уменьшении разгрузочной щели, которое складывается из усилия замыкающей пружины и усилия, необходимого для поворота щеки. Определим значения сил, действующих в винтовом механизме.

Для данной дробилки при практических расчетах в качестве замыкающей пружины можно использовать пружины №93 – №103, силы которых при максимальной деформации находятся в пределах 13 – 14,7 кН.

Примем предельное усилие Р_пр замыкающей пружины равным 15 кН (с учётом запаса и смыкания витков).

Для определения части усилия, необходимой для поворота щеки, рассмотрим равновесие системы сил, действующих на подвижную щеку и распорную плиту (рис. 6.1) :

Определим значения a и b:

Составляющая силы тяжести щеки:

Схема сил, действующих в механизме регулирования, представлена на рис. 6.2.

Рис. 6.2. Расчетная схема механизма регулирования

разгрузочной щели

Сила, действующая на ползун (рис 6.2) :

Здесь при расчете не учтены возможные сопротивления: трение в сухарях и подшипниках эксцентрикового вала, загрязнение клинового механизма и прочее, поэтому с запасом примем Р_п = 19 кН.

Нормальное давление N на клин в соответствии с рис. 6.2 равно :

Угол трения в клиновом механизме определяется из уравнения

где f – коэффициент трения скольжения между трущимися поверхностями клиньев и ползуна (f = 0,l при хорошей обработке).

Давление на один клин со стороны ползуна с учетом угла трения:

Продольная сила в зоне контакта ползуна и клина:

Горизонтальная составляющая силы N₁:

Горизонтальная сила в зоне контакта клина с опорной поверхностью:

где N₂ – вертикальная реакция опорной поверхности клина,

Продольное усилие в паре винт-гайка:

Ввиду того, что Р_в меняет свое направление, для винтовой пары выбираем трапецеидальную резьбу. В качестве материала винта выбираем сталь Ст.5.

Определим параметры винта.

Внутренний диаметр винта d₁ определяем по формуле

Для диаметров винта до 30 мм (предполагаем, что он будет < 30 мм) допускаемое напряжение растяжения и сжатия |σ| составляет 40 – 60 MПа. Примем |σ| = 50 МПа. Тогда для двух пар винт-гайка:

Проверим устойчивость винта при сжатии.

Примем, что максимальная длина винта l составляет третью часть от длины распорной плиты: l = l/3·350=116,6. Тогда:

где λ – гибкость стержня;

i_min – минимальный радиус инерции поперечного сечения винта;

μ – коэффициент приведения длины, зависящий от способа закрепления концов винта (для нашего случая μ = 0,5);

l∙ μ – приведенная длина винта;

I – минимальный главный центральный момент инерции поперечного сечения винта;

F – площадь поперечного сечения винта.

Для такой гибкости по соответствующим таблицам коэффициент уменьшения основного напряжения φ₀ = 0,975.

Допускаемая нагрузка составит:

что больше P_в = 6,4 кН.

Выбираем основные параметры трапецеидальной резьбы, приняв с запасом d₁ = 22 мм. Тогда средний диаметр винта d_ср = 25,5 мм, а наружный диаметр d = 28 мм.

Момент одной винтовой пары определяем по формуле

где α₁ – угол подъема средней винтовой линии, α₁ = 3°;

φ₁ – приведенный угол трения в паре винт-гайка.

где f – коэффициент трения в резьбе ;

β – половина угла профиля трапецеидальной резьбы, β = 15°.

С учетом двух винтовых пар общий момент в парах винт-гайка:

Необходимое число витков в гайке определим по формуле

где d_в – внутренний диаметр гайки.

где S – шаг резьбы;

│q│ – допускаемое удельное давление в паре винт-гайка для стального винта и чугунной гайки │q│ = 4,5...6,0 МПа, для стальной гайки и стального винта │q│ = 7,5...13,0 МПа, для стального винта и бронзовой гайки │q│ = 8...12 МПа.

Принимаем q = 5,0 МПа, тогда:

Далее расчет сводится к определению длины и диаметра рычага привода винта.

Момент, обеспечивающий перемещение клиньев ползуна:

где Р_р – усилие на рукояти с храповым устройством (принимаем но нормам в пределах 150...300 Н);

L – длина рукояти, которой необходимо задаться.

Если Р_р превышает предельное значение, то необходимо привод механизировать, рассчитав привод.

Для того, чтобы подобрать электродвигатель привода механизма регулирования разгрузочной щели щековой дробилки со сложным движением щеки, необходимо задаваться временем t_p, в течение которого предполагается изменение щели на требуемую величину. Тогда число оборотов винта n_в, об/мин, определяется по формуле

где е – ширина разгрузочной щели.

Определив n_в, можно рассчитать мощность электродвигателя N, кВт, по формуле

где η – КПД передачи.

Далее из каталога выбираем ближайший по мощности электродвигатель с большим значением, чем расчетное. Передаточное число в этом случае:

Затем по величине i выбираем соответствующий редуктор.