Расчет нагрузок в элементах конструкции щековых дробилок

Расчет шатуна. При движении шатуна от точки А к точке А (по часовой стрелке) в нем возникает растягивающее усилие Р, изменяющееся по линейному за­кону от 0 до Р_mах (рисунок 7). Исходным параметром для определе­ния Р,Н, является мощность приводного двигателя.

 

Рисунок 7 – Схема к расчету шатуна

Среднее значение усилия Р за один оборот вала

При этом работа А, Дж, совершаемая электродви­гателем за один оборот приводного вала, должна равняться работе, со­вершаемой за это же время шатуном. Следовательно,

(20)

где N - мощность двигателя, Вт;

ω - угловая скорость приводного вала, рад/с;

r - эксцентриситет приводного вала, м;

Р_тах - наибольшее усилие в шатуне за один оборот приводного вала, Н. Учитывая возможные перегрузки и динамику процесса измельчения, вводится коэффициент повышения номинальной нагрузки, равный 1,5, т.е. Р_расч = 1,5 Р_mах.

Напряжение σ, МПа, в шатуне от действия растягивающих нагрузок

(21)

где S - площадь поперечного сечения шатуна, м;

[σ]_р -допускаемое напряжение материала шатуна на растяжение, МПа.

Кроме растягивающих усилий при движении шатуна от его качания возникают инерционные силы, вызывающие изгибающие усилия. Для их определения применяется упрощенный метод расчета со следующими допущениями:

1) масса шатуна распределена равномерно по его длине,

2) наибольшее значение изгибающих нагрузок в шатуне возникает при
расположении его перпендикулярно эксцентриковой части приводно-­
го вала;

3) значения ускорений точек шатуна изменяются вдоль длины по
линейному закону.

При этих допущениях расчет шатуна сводится к расчету двухопорной балки, нагруженной распределенной нагрузкой (рисунок 8). Угловое ускорение точки А шатуна

(22)

Сила инерции в этой точке Ра, Н равна:

 

(23)

где т₁ - единичная масса шатуна, т.е. масса, приходящаяся на единицу его длины, кг/м;

G - сила тяжести шатуна, Н;

l_Ш- длина шатуна, м;

ω - угловая скорость шатуна, в точке А, рад/с. Равнодейтвующая сил инерции R, Н, равна

(24)

 

 

Рисунок 8 - Инерционные силы, действующие на шатун

При инерционной нагрузке, распределенной по закону треугольника, наибольший изгибающий момент М_тах, Н · м, будет в сечении, отстоящем от точки В на расстоянии z = 0,577 l_ш,

( 25)

Суммарное напряжение, возникающее в опасном сечении шатуна:

σ = Р_расч /S + М_mах/W, (26)

где W - момент сопротивления поперечного сечения шатуна, м.

Расчет распорных плит производится по наибольшему значению сжимающего усилия Т_тах и изгибающему моменту М, возникающему от вне-центренного приложения этой силы при изменении положения опор­ных поверхностей сухарей или при износе распорных плит и сухарей.

Сила, возникающая в распорной плите при расположении шатуна в точке А (рисунок 9), равна

 

(27)

где β -угол между шатуном и распорной плитой (80⁰...88⁰) (рисунок 9).

Рисунок 9- Схема к расчету распорных плит

 

Напряжение σ, МПа, в распорной плите равно

(28)

где S- площадь сечения распорной плиты, м²;

а - расстояние от продольной оси распорной плиты до линии дейст­вия силы Т_пшх, м;

W - момент сопротивления сечения плиты, м.

 

Расчет подвижной щеки. Усилие Т_mах, передаваемое распорной плитой подвижной щеке можно разложить на две составляющие: T₁ - нормальную к поверхно­сти щеки; Т₂ - действующую вдоль щеки (рисунок 10).

(29)

где у = (90- δ) - (90- а) = а – δ.

Усилие дробления Q,Н, определяется из условия равновесия системы действующих на щеку сил относительно точки С её подвеса

(30)

где l₁ - расстояние от точки приложения силы Q до точки С, м;

L - длина подвижной щеки от точки С до точки соединения с распорной плитой, м.

Рисунок 10 - Схема к расчету подвижной щеки

 

Отсюда получим

(31)

Суммарное напряжение в щеке:

σ = M_u/W ±T ₂/S<[σ] (32)

где М_н - изгибающий момент в опасном сечении щеки, Н·м;

W - момент сопротивления сечения щеки, m³;

S - площадь поперечного сечения щеки, м.

 

Конусные дробилки