Техніко-економічне обґрунтування модернізації щокової дробарки (стр. 5 из 12)
В дробарці з складним рухом рухомої щоки графічний метод складає деякі труднощі, тому що кожна точка щоки описує свою траєкторію.
Визначимо хід рухомої щоки із подібності трикутників А1ОВ1, АОВ:
Звідси
Де А – робота подрібнення згідно гіпотези В.П.Кірпічова за один оберт головного вала, Дж.
Де N – потужність електродвигуни, Вт;
n – число обертів ексцентрикового вала, об/с.
Деталі на міцність розраховуються по максимальним зусиллям, що виникають при подрібненні матеріалу. Кусок матеріалу в робочій камері дробарки руйнується під дією розтягуючи напружень, що виникають при стисненні і направлених перпендикулярно силам стиснення:
,Де Qmax– сила стиснення, Н;
F – площа розривання куска матеріалу, м2.
Сумарне навантаження, що діє на дробильну плиту:
Де К – коефіцієнт, що враховує роз рихлення і одночасність роздавлювання в межах одного коливання щоки;
Fgα – активна площа дробильної плити (що приймає участь в подрібненні), м2;
σр – напруження розтягу, σр = 6…7 МПа [2, ст.. 42].
Так як в основному дробарки застосовують для порід з границею міцності не вище 300 МПа, то для їх розрахунку можна прийняти максимальне навантаження, рівне 2,7 МПа.
В зв’язку з запобіганням помилкового спрацювання запобіжного пристрою встановлений коефіцієнт підвищеного номінального навантаження, що дорівнює 1,5 , в зв’язку з цим розрахункове навантаження:
Де kg – коефіцієнт, що враховує динамічність навантаження, kg=1,5
Експерименти підтверджуються теоретичними розрахунками, з яких слідує, , що навантаження на дробильну плиту роз приділяється рівномірно. Тому для визначення зусиль в елементах дробарки рівнодійну навантаження на дробильну плиту слід розрахувати прикладеною до середини по висоті.
2.6.2 Станина
Станина являє собою зварні або ливарні рами, точний розрахунок яких являє значні труднощі. Загалом, для наближеного визначення середніх напружень, що виникають в станках станини, її розраховують як плоску раму. Більш сучасний і більш точний розрахунок міцності і жорсткості станини виконують по рекомендованому співробітниками ВНІІбуддормаша методу кінцевих елементів [24].
2.6.3 Ексцентриковий вал
Підлягає згину і крученню, і його розраховують на витривалість по напруженням, що виникають, що виникають при попаданні в камеру подрібнення не дробильного тіла. [6, ст.. 90].
Вал розраховують, як вільно лежачу двоопорну балку, що зазнає складне комбіноване навантаження.
Крутний момент від шківа – маховика:
Колова сила на шківі-маховиці:
Сила натягу пасів клинопасової передачі:
Для знаходження реакції опори RA запишемо суму моментів всіх сил відносно опори «В».
З метою спрощення розрахунків прийняте допущення – сила Тр направлена вертикально вверх
Виходячи з розрахункової схеми, максимальний згинаючий момент в середині ексцентрикового вала:
Крутний момент, що зазнає ексцентриковий вал:
Сумарний момент:
Виходячи з цього діаметр ексцентрикового вала рівний:
Діаметр шийки корінних підшипників ексцентрикового валу, визначають записавши рівняння згинаючого моменту моменту відносно опори «В».
Знак «мінус» показує, що момент відносно точки «В» направлений в протилежну сторону згідно зображених сил..
Визначимо діаметр шийки вала з умови навантаження кручення:
Приймаємо dш.
2.6.4 Шатун
При робочому ході рухомої щоки, коли відбувається подрібнення матеріалу, шатун переміщується з нижнього на верхнє положення, і в ньому виникає ротягуюче зусилля «Р», яке змінюється по величині від нуля (в нижньому положенні шатуна) до максимуму (у верхньому положенні шатуна).
З достатньою для практичних розрахунків точністю приймають, що зусилля в шатуні зростає прямо пропорційно переміщенню, тоді середнє значення цього зусилля:
,Робота, що виконується цією силою за один оберт ексцентрикового вала:
Де е – ексцентриситет вала, м;
Pmax – максимальне зусилля в шатуні, Н;
Тоді розтягуючи зусилля в шатуні:
; 
Так як
Звідси
Розтягуючи зусилля в шатуні, при визначенні його профіль і розмірів перерізу, внаслідок ударного характеру навантаження, та можливості попадання в дробарку предметів, що не подрібнюються, приймають в чотири рази більше максимального:
Головка шатуна роз’ємна , з’єднується болтами, які працюють на розтяг. Діаметр болтів рівний:
2.6.5 Рухома щока
Рухому щоку розраховують як балку, з однієї сторони закріплену шарнірно, з іншої опирається на розпірну плиту.
Частіше всього при попаданні в камеру подрібнення недробимого тіла навантаження прикладене в нижній частині щоки. Розрахувати в цьому випадку слід на граничну міцність (по границі текучості).
Коефіцієнт запасу міцності рекомендується приймати a = 1,5…2,5 [5, ст.. 24].
Рухома щока розраховується на згин під дією сили Т, як балка на двох опорах, одна з яких шарнірна
Нормальна складова сили Т, що здійснює подрібнення кусків матеріалу.
Де
Сила Тн буде максимальною, якщо в робочій камері дробарки знаходиться кусок матеріалу, який має найбільший розмір.
Рухома щока, як і шатун, повинна мати мінімально можливу масу і володіти достатньою міцністю. З цією метою, наприклад, її обладнують ребрами жорсткості.
Розрахункове напруження згину рухомої щоки повинно бути менше допустимого [σзг] для вибраного матеріалу щоки:
Тангенціальна складова сили Т, що діє на підшипники, і вигинаючи вісь підвісу рухомої щоки
Згинаюча сила Q, яка прикладена в точці контакту щоки з куском дробленого матеріалу