Дослідження роботи та удосконалення конструкції вузлів та деталей щокової дробарки

де – коефіцієнт, що враховує вплив центобіжних сил, приймається в залежності від типу перетину паса, при пасі типу С(В) приймаємо =0,3 [12].

Силу, що діє на вал від пасової передачі знаходимо за формулою [12]:

2.6 Розрахунки навантажень, що діють на елементи щокової дробарки

Визначення зусилля дроблення Q проводиться з вираження роботи дроблення [22]:

2

РР = CP.

Однак за експериментальними даними уточнене значення максимального зусилля визначається з виразу [22]:

4,1 Р

РР = , кН. (2.43)

( +2 е) cos

Підставив відомі значення, отримаємо:

4,1 45 0,85

РР = 5,15 (0,011+2 0,012) cos200 = 926 кН.

Для запобігання неправильного спрацьовування запобіжних пристроїв, на випадок попадання не дроблених тіл, отримане значення рекомендується збільшити в 1,5 рази, тому остаточно вираження для максимального зусилля можна записати:

РРmax = 1,5 РР = 1,5 926 = 1389 кН.

1 – щока нерухома; 2 – щока рухома; 3 – вал ексцентриковий; 4 – опорна плита.

Рисунок 2.4 – Схема до розрахунків навантажень, що діють на елементи

щокової дробарки

Найбільше зусилля, що діє по розпірній плиті в ЩДС розраховують з виразу [22]:

де β – кут між розпірною плитою та горизонтальною площиною, β=200;

1389

Тmax = 2 cos(200+200) = 907 кН.

Зусилля, що діє уздовж рухливої щоки на ексцентриковий вал, визначають по формулі та використовується для розрахунків ексцентрикового вала на розтягування [17].

РЩmax = 907 sin(200 + 200) = 583 кН.

2.7 Розрахунок ексцентрикового валу

Ексцентриковий вал розраховують на одночасну дію від моменту вигину та

крутний момент на валу ексцентрикового вала М2 = 1445Н·м;

Рисунок 2.5 – Схема навантаження ексцентрикового валу

= 2 2 + 3 = 2 260 + 428 = 948 мм.

Визначимо значення реакцій опор RA та RВ використовуючи розрахункову схему (рисунок 2.5) та вихідні дані до розрахунку.

= 0;

−Р 2 − Р ( 2 + 3) + (2 2 + 3) − ( 1 + 2 2 + 3) − − ( 1 + 2 2 + 3) + 1 = 0;

= Р 2 + Р ( 2 + 3) + ( 1 + ) + ( 1 + ) − 1 ;

= 291, 5 260 + 291, 5 (260 + 428) + 20, 5 (368 + 948) + 8,75 (368 + 948) − 20, 5 368 = 948

=324 кН

RВ=324 кН.

В = 0;

− ( 1 + 2 2 + 3) − А (2 2 + 3) + Р ( 2 + 3) + Р 2 − 1 − − 1 = 0;

А = ( 1 + ) + Р ( 2 + 3) + Р 2 − 1 − 1 ;

А = 20,5 (368+948)+291,5 (260+428)+291,5 260−20,5 368−8,75 368 =308,75 кН

948

RA=308,75 кН.

Перевірка:

− + А − Р − Р + В − − = 0;

−20, 5 + 308,75 − 291, 5 − 291, 5 + 324 − 20, 5 − 8,75 = 0.

Проведемо розрахунок моментів вигину по небезпечним перетинам

(рисунок 2.5).

Згинаючі моменти по небезпечним перетинам:

претин І:

МВ = − 1;

МВ = −20, 5 0,368 = −7,544кН·м;

претин ІІ:

МВ = − ( 1 + 2) + 2;

МВ = −20, 5 (0,368 + 0,26) + 308,75 0,26 = 67, 4кН·м;

претин ІІІ:

МВ = − ( 1 + 2 + 3) + ( 2 + 3) − Р 3;

МВ = −20, 5 (0,368 + 0,26 + 0,428) + 308,75 (0,26 + 0,428) −

−291, 5 0,428 = 66кН·м;

претин ІІІ:

МВ = − ( 1 + 2) − ( 1 + 2) + 2;

МВ = −20, 5 (0,368 + 0,260) − 8,75 (0,368 + 0,26) + +324 0,26 = 66кН·м;

претин ІV:

МВ = − 1 − 1;

МВ = −8,75 0,368 − 20, 5 0,368 = −10,764 кН·м.

Згідно отриманим значенням креслимо епюри згинальних і крутних моментів (рисунок 2.6).

Умова міцності згідно з четвертою теорією міцності [12]:

де σВ – напруження вигину вала; τКР – напруження кручення вала;

[σ] – максимально допустиме напруження матеріалу валу (відповідно до межі плинності), для сталі 40Х:

Рисунок 2.6 – Схема навантаження та, епюр згинальних та крутних

моментів, що діють на вал

[ ] = ДОП = Т = 540 = 104МПа,

5

де n=5 – коефіцієнт запасу міцності.

де МВ – значення моменту вигину в небезпечному перетині; d – діаметр вала в небезпечному перетині.

КР 0,2 3

де МКР – значення крутного моменту на валу в небезпечному перетині.

Перетин І:

МВ=7,544 кН·м=7544 Н·м; МКР=1445 Н·м; d=160 мм.

В = 0,175440,163 = 18,42 МПа;

КР = 0,214450,163 = 1,76МПа;

Е = 18, 422 + 3 1, 762 = 18,67 < [ ] = 104 МПа.

Перетин ІІ:

МВ=67,4 кНм=67400 Нм; МКР=1445 Нм; d=200 мм.

В = 0,1674000,23 = 84,25 МПа;

КР = 0,214450,23 = 0,9 МПа;

Е = 84, 252 + 3 0,92 = 84,26 < [ ] = 104МПа.

Перетин ІІІ:

МВ=66 кНм=66000 Нм; МКР=1445 Нм; d=200 мм.

В = 0,1660000,23 = 82, 5 МПа;

КР = 0,214450,23 = 0,9МПа;

Е = 82, 52 + 3 0,92 = 82,51 < [ ] = 104МПа.

Перетин ІV:

МВ=10,764 кНм=10764 Нм; МКР=1445 Нм; d=160 мм.

В = 0,1107640,163 = 26,28 МПа;

КР = 0,214450,163 = 1,76 МПа;

Е = 26, 28В2 + 3 1, 762 = 26,45 < [ ] = 104МПа.

Розрахунки вказують, що ексцентриковий вал має незначний запас

міцності при максимальному напруженні ( Е = 84,26 МПа < [] = 104 МПа),

що складає 19% запасу міцності.

Приймаємо призматичні шпонки виконання B із плоскими торцями за ГОСТ 23360–78.

Перевірка шпонки на зминання:

де [ см] = 150 МПа – допустиме напруження, на зминання [8]; l=140 мм – робоча довжина шпонки.

Перевірка шпонки на зріз [20]:

де ср = 90 МПа – допустиме напруження на зріз [20].

2 1445 103ср = 140 36 140 = 4,1МПа [ ср] = 90МПа.

Умови на зминання й зріз виконуються.