Расчет механизма подвесного валка

Аналогично сказанному выше для этого механизма также необходимо провести кинематический, силовой и прочностной расчеты.

 

 

Кинематический расчет

За один оборот регулировочного винта, имеющего шаг резьбы S (мм), тяга переместиться на расстояние меньшее, чем шаг S во столько раз, во сколько эксцентриситет r меньше радиуса расположения винта R, т.е. величину , мм.

Зная соотношение плеч рычага подвески ℓ₁ и ℓ₂ от точки подвеса А соответственно до центра валка и до тяги можно определить перемещение центра валка, что практически равно изменению зазора Dв (мм).

                    ,                                                                (1.10)

 

Силовой расчет

При работе мельницы на опоры подвесного валка действует сила тяжести G (Н). Приведя обе эти силы к   вертикальному направлению, получим суммарную силу, действующую на подвесной валок:

                          G + Q_y или  G + Q × sin a.

Эта сила передается на винт, вызывая в нем осевую нагрузку Q_в (Н), которая с учетом соотношения плеч рычагов подвески ℓ₁/ℓ₂ и радиусов эксцентрикового валика r/ R, а также с учетом потерь на трение в трех шарнирных парах (опора А, соединение тяг с эксцентриками и в опорах валика) будет:

                  ,                            (1.11)

где h – КПД в шарнирной паре (h = 0,96 – 0,98).

Затем по формуле для определения крутящего момента винтовой пары (1.9) можно найти этот момент и окружную силу на штурвале винта Р₀ (Н), если известен радиус этого штурвала R_ш (м):

                   .                                     (1.12)

 

Прочностной расчет

Для определения прочностного расчета всех деталей механизма необходимо определить максимальное усилие, которое возникает в пружине при попадании в зазор между валками постороннего твердого предмета. Определить это усилие можно следующим образом. Как ужу говорилось, сила, действующая на подвесной валок при работе мельницы, равна

G + Q × sin a,  следовательно на каждую опору этого валка действует сила . Эта сила вызывает в пружине осадку D h ¢(м) и, вследствие этого, восстанавливающую силу Р (Н) (см. рис. 1.3).

Величина h – длина пружины в свободном состоянии (м).

Можно составить уравнение моментов сил относительно точки подвеса А:

                 ; .                            (1.13)

С другой стороны, силу Р (Н) можно выразить через осадку пружины- D h ¢ и коэффициент жесткости пружины - с (Н/м):

                         Р = с × D h ¢.                                                         (1.14)

Подставив это значение силы Р в уравнение равновесия рычага подвески (1.13), можно решить последнее относительно осадки с пружины:

                .                                          (1.15)

При попадании в зазор между валками постороннего твердого предмета размером в_мах (м), пружина даст дополнительную осадку на величину D (м). В этот момент в пружине возникнет максимальное усилие Р_мах (Н), величина которого аналогично уравнению (1.14) может быть найдена (см. рис. 1.3):

                  Р _max = с × (D h ¢ + D ).                                                (1.16)

Дополнительная осадка пружины D  (м) может быть найдена приближенно из соотношения перемещений и плеч жесткого рычага подвески:

           , откуда                                       (1.17)

Подставив выражения для определения осадок пружины D h ¢ (1.15) и D  (1.17) в уравнение (1.16) определим величину максимального усилия Р_мах (Н):

          .                       (1.18)

Таким образом, при известных значениях силы тяжести валка технологическом усилии Q (Н), найденном по уравнению (1.8), угле a, соотношению плеч рычага ℓ₁/ℓ₂ и жесткости пружины с (Н/м), можно определить максимальное усилие, возникающее в пружине при попадании в зазор постороннего твердого предмета размером в_мах (м). Последнюю величину можно знать, например, из условия захвата предмета наибольшего размера валками известного диаметра с определенным зазором, найденным из уравнения (1.7)

                                                                (1.19)