Машины для производства строительных материалов

Расчет мощности приводного двигателя. Для определения мощности привода пользуются эмпирическими формулами.

Формула Л. Б. Левенсона

MACROBUTTON MTPlaceRef * MERGEFORMAT SEQ MTEqn h * MERGEFORMAT (3.9)

Где – предел прочности дробимого материала, Н/м2;

– угловая скорость приводного вала, Рад/с;

– длина камеры дробления, М;

– ширина загрузочного отверстия, М;

– ширина разгрузочной щели, М;

– модуль упругости дробимого материала, Н/м2;

Формула Беренова

MACROBUTTON MTPlaceRef * MERGEFORMAT SEQ MTEqn h * MERGEFORMAT (3.10)

Где – коэффициент, принимаемый в зависимости от размеров загрузочного отверстия. при отверстиях < 250 400 Мм; при отверстиях, равных 250 400…900 1200 Мм, и при отверстиях >900 1200 Мм;

Расчет шатуна. Конструктивный расчет.

Рисунок 3.5 – Общая расчетная схема

Где, 1 – подвижная щека; 2 – шатун; 3 – распорная плита; 4 – разгрузочная щель; 5 – станина;

Шатун находится под воздействием растя­гивающих и изгибающих усилий. Растягивающие усилия возни­кают при движении шатуна от точки А К точке А', а изгибающие усилия возникают от дейст­вия инерционных сил при качании шатуна.

Исходным параметром для определения расчетного растяги­вающего усилия в шатуне является мощность приводного дви­гателя

Работа, совершаемая двигателем за один оборот приводного вала, должна соответствовать работе, совершаемой за это же время шатуном, т. е.

MACROBUTTON MTPlaceRef * MERGEFORMAT SEQ MTEqn h * MERGEFORMAT (3.11)

Где - мощность двигателя, Вт;

– угловая скорость приводного вала, Рад/с;

– эксцентриситет приводного вала, М;

– среднее усилие в шатуне за один оборот приводного вала, Н;

– наибольшее усилие в шатуне за один оборот приводного вала, Н;

Изменение величины усилия в шатуне происходит по закону прямой от 0 до – поэтому

MACROBUTTON MTPlaceRef * MERGEFORMAT SEQ MTEqn h * MERGEFORMAT (3.12)

За расчетное усилие в шатуне принимают РMax, увеличенное на 30…50%, т. е.

MACROBUTTON MTPlaceRef * MERGEFORMAT SEQ MTEqn h * MERGEFORMAT (3.13)

Напряжения в шатуне от действия растягивающих нагрузок равны

MACROBUTTON MTPlaceRef * MERGEFORMAT SEQ MTEqn h * MERGEFORMAT (3.14)

Где – площадь поперечного сечения шатуна, М2;

– допускаемое напряжение на растяжения, Н/м2;

Наибольшая величина изгибающих напряжений возникает в шатуне при расположении его перпендикулярно эксцентриковой части приводного вала. Величина ускорений точек шатуна изменяется по его длине в соответствии с законом треугольника.

Исходя из предположения, что масса шатуна равномерно рас­пределена по его длине, расчет на изгиб сводится К Расчету двухопорной балки, нагруженной распределенной нагрузкой

Инерционные силы, действующие на шатун

Рисунок 3.6 – Расчетная схема

Наибольший изгибающий момент будет в сечении, отстоящем от точки на расстояние . Величина этого момента

MACROBUTTON MTPlaceRef * MERGEFORMAT SEQ MTEqn h * MERGEFORMAT (3.15)

Где – наибольшая величина инерционной нагрузки, действующей на единицу длины шатуна, Н/м;

– длина шатуна, М.

Подставляя в формулу (3.15) значение , получим

MACROBUTTON MTPlaceRef * MERGEFORMAT SEQ MTEqn h * MERGEFORMAT (3.16)

Где – сила тяжести, единицы объема шатуна, Н/м3;

– объем шатуна, М3;

– угловая скорость шатуна в точке А, Рад/с;

– эксцентриситет приводного вала, М;

– площадь поперечного сечения шатуна, М2;

– ускорение свободного падения, М/с2;

Окончательно наибольшее нормальное напряжение, возникающее в опасном сечении шатуна, определится по формуле

MACROBUTTON MTPlaceRef * MERGEFORMAT SEQ MTEqn h * MERGEFORMAT (3.17)

Где – момент сопротивления поперечного сечения шатуна, м3.

Расчет распорных плит. Расчет распорных плит ведется по наибольшей величине сжимаемого усилия ТMax И изгибающему моменту М, Возникающему от приложения этой силы (рис. 3.7)

Силы действующие в распорных плитах

Рисунок 3.7 – Расчетная схема

Наибольшее сжимающее, усилие Tmax, возникающее в рас­порной плите, при расположении шатуна в точке А' (см. общую схему) можно определить из выражения

MACROBUTTON MTPlaceRef * MERGEFORMAT SEQ MTEqn h * MERGEFORMAT (3.18)

Где – угол между шатуном и распорной плитой при нахождении шатуна в точке .

Наиболее выгодное значение угла принимаются в диапазоне 80…88°, так как при этом подвижной щеке передаются наибольшие расчетные усилия.

Угол должен быть обязательно меньше 90°, так как при = 90° возрастает до ∞ и может произойти поломка машины.

Суммарное напряжение , возникающее в распорной плите, определится

MACROBUTTON MTPlaceRef * MERGEFORMAT SEQ MTEqn h * MERGEFORMAT (3.19)

Где – изгибающий момент, Нм;

– момент сопротивления сечения, М3;

– расстояние от точки приложения по продольной оси распорной плиты, М;

– чистая площадь сечения распорной плиты, М2;

Коэффициент устойчивости распорной плиты

MACROBUTTON MTPlaceRef * MERGEFORMAT SEQ MTEqn h * MERGEFORMAT (3.20)

Где – длина распорной плиты, М;

– радиус инерции плиты, М;

– коэффициент, зависящий от способа закрепления плиты.

Расчет подвижной щеки. Усилие , передаваемое распорной плитой подвижной щеке, может быть разложено на две составляющие: , нормальную к поверхности щеки, и , действующую вдоль щеки.

Угол между и равен

,

Тогда

MACROBUTTON MTPlaceRef * MERGEFORMAT SEQ MTEqn h * MERGEFORMAT (3.21)

MACROBUTTON MTPlaceRef * MERGEFORMAT SEQ MTEqn h * MERGEFORMAT (3.22)

Величина равнодействующей сопротивления измельчаемого материала разрушению определяется из условия равновесия системы действующих сил относительно точки C подвеса щеки:

, ,

Где – расстояние от точки приложения силы Q до точки С, М;

L – длина участка щеки между точкой С и распорной плитой, М.

Суммарное напряжение в щеке от совместного действия изгибающего усилия и растягивающего усилия равно:

а). при несимметричном сечении

MACROBUTTON MTPlaceRef * MERGEFORMAT SEQ MTEqn h * MERGEFORMAT (3.23)

б). при симметричном сечении

MACROBUTTON MTPlaceRef * MERGEFORMAT SEQ MTEqn h * MERGEFORMAT (3.24)

Где – изгибающий момент в опасном сечении щеки, Нм;

– момент инерции сечения, М4;

– расстояние наиболее удаленной точки сечения от нейтральной оси, М;

– момент сопротивления сечения, М3;

– площадь поперечного сечения щеки, М2;

Расчет станины. При работе дробилки поперечные стенки закрытой станины (цельнолитой или сварной) воспринимают нагрузки, передаваемые им дробящим щекам, которые равны по величине и приложены сосредоточено (рис. 3.8).

Рисунок 3.8 – Расчетная схема станины дробилки

При упрощенном расчете станина рассматривается как упругая симметричная рама прямоугольной формы, состоящая из двух стоек. Поперечные стенки станины рассматриваются как балки на двух опорах, нагруженные силой и статически неопределимые моментами , которые возникают от изгибающего действия силы за счет жесткого соединения станины.

В стойках наибольшие напряжения будут на поверхности со стороны окна станины. Стойки можно рассматривать как балки, нагруженные на концах статически неопределимыми моментами .

Наибольшие напряжения в стойках определяются из выражения

MACROBUTTON MTPlaceRef * MERGEFORMAT SEQ MTEqn h * MERGEFORMAT (3.25)

Где – коэффициент концентрации напряжений;

– площадь поперечного сечения стойки станины, М2;

– момент сопротивления стойки, М3.

Статически неопределимый момент равен

MACROBUTTON MTPlaceRef * MERGEFORMAT SEQ MTEqn h * MERGEFORMAT (3.26)

Где и – соответственно длины поперечин и стоек станины, М;

и – средние моменты инерции поперечины и стойки, М4.

Поперечины станины подвергаются только изгибу.

Наибольший изгибающий момент, действующий посредине поперечины, равен

MACROBUTTON MTPlaceRef * MERGEFORMAT SEQ MTEqn h * MERGEFORMAT (3.27)

Деформация станины закрытого типа вдоль продольной оси равна

MACROBUTTON MTPlaceRef * MERGEFORMAT SEQ MTEqn h * MERGEFORMAT (3.28)

Где , , – соответственно деформации от действия изгибающих моментов, растягивающих и поперечных (перерезывающих) сил равны:

MACROBUTTON MTPlaceRef * MERGEFORMAT SEQ MTEqn h * MERGEFORMAT (3.29)

MACROBUTTON MTPlaceRef * MERGEFORMAT SEQ MTEqn h * MERGEFORMAT (3.30)

MACROBUTTON MTPlaceRef * MERGEFORMAT SEQ MTEqn h * MERGEFORMAT (3.31)

В приведенных формулах – модуль упругости, Н/м2;

, – площади поперечных сечений поперечин и стоек, М2;

– модуль сдвига, Н/м2;

– коэффициент, зависящий от формы сечения поперечины станины (для прямоугольного сечения ).

Наибольшая предельная деформация станины не должна превышать 1 Мм.

Поперечная деформация станины от действия момента определяется из выражения

MACROBUTTON MTPlaceRef * MERGEFORMAT SEQ MTEqn h * MERGEFORMAT (3.32)

Расчет маховика. Для выравнивания нагрузки на двигатель и сглаживания динамичности нагрузок на звенья механизма на приводном валу щековых дробилок устанавливают один или два маховика. Маховики во время холостого полухода разгоняются и запасают в себе энергию, а при рабочем полуходе, когда идет дробление, отдают энергию.

Энергия, которую маховики накапливают или отдают, определяется по формуле

MACROBUTTON MTPlaceRef * MERGEFORMAT SEQ MTEqn h * MERGEFORMAT (3.33)

Где – энергия маховика, Дж;

, – угловые скорости маховика в конце и в начале холостого полухода, Рад/с;

– момент инерции массы маховика, Кг×М2;

Приняв во внимание, что при расчете щековых дробилок энергия, которую выдает маховик, должна быть равна примерно половине работы, необходимой на дробление, т. е. , можно определить момент инерции маховика по формуле

MACROBUTTON MTPlaceRef * MERGEFORMAT SEQ MTEqn h * MERGEFORMAT (3.34)

Проведя преобразование по формуле GOTOBUTTON ZEqnNum934408 * MERGEFORMAT (3.34) и учтя, что является степенью неравномерности хода, которая для щековых дробилок принимается равно , и , будем иметь

MACROBUTTON MTPlaceRef * MERGEFORMAT SEQ MTEqn h * MERGEFORMAT (3.35)

Зная, что , находим массу маховиков

MACROBUTTON MTPlaceRef * MERGEFORMAT SEQ MTEqn h * MERGEFORMAT (3.36)

Радиусом маховика предварительно следует задаться для того, чтобы окружная скорость обода маховика не превышала 25…30 М/с.