Расчет клиноременной передачи.

Расчет кинематических параметров щековой дробилки.

Определение угла захвата.

Дробление материала в щековой дробилке возможно в том случае, когда угол между щеками не превышает определенной величины. Как только величина угла переходит этот предел, дробильный материал не будет захватываться и начнет выталкиваться вверх. С другой стороны, при малых значениях угла степень измельчения материала будет малой, что отрицательно сказывается на производительности.

Угол захвата определяется по формуле:

, (2.1)

где = arctg f,

=arctg 0,3= 16^о40`

f - коэффициент трения каменных материалов, f = 0,3.

После подстановки найденного значения в формулу (2.1) получим:

Практически угол захвата принимают от 15^о до 25^о. Для щековой дробилки принимают .

Определение производительности.

Производительность дробилки определяется по формуле [2]:

, (2.2)

где κ - коэффициент, учитывающий размер дробилки и зависящий от размеров загрузочного отверстия, K= 1,1;

C - коэффициент кинематики, учитывающий характер траектории движения подвижной щеки, C=0,84;

S_cp - величина среднего хода щеки, м;

L - длина загрузочного отверстия, L =1,2м;

d - наибольшая величина ширины разгрузочного отверстия, м;

n - число оборотов вала дробилки,С^-1;

B - ширина загрузочного отверстия, B =0,9м;

-угол захвата, =20^о.

Величина среднего хода:

(2.3)

где S_m - ход сжатия в нижней точке, мм;

S_b - ход сжатия в верхней точке, мм;

S_m= 8+ 0,26b (2.4)

где m - размер выходной щели, b= 130мм.

S_m= 8+ 0,26 130=41,8 мм

Ход сжатия в верхней точке:

S_b=0,01·B (2.5)

S_b=0,01·900=9 мм.

После подстановки найденных значений в формулу (2.3) получим:

После подстановки найденных значений в формулу (2.2) получим:

Определение мощности электродвигателя.

Мощность электродвигателя определяем по формуле

(2.6)

где κ_пр - коэффициент пропорциональности, учитывающий изменение прочности материала с изменением размера кусков, К_пр=0,698;

ξ_сж - предел прочности дробимого материала на сжатие, Е_сж=115мПа,

В - поправочный коэффициент, учитывающий число кусков, укладывающихся по длине камеры,

Е -модуль упругости материала, Е=3,5·10¹⁰,

- коэффициент полезного действия привода, =0,85,

D_ср - средневзвешенный размер куска исходного материала, D_ср=0,350м,

d_ср - средневзвешенный размер куска, выходящего из дробилки, м.

Поправочный коэффициент, учитывающий число кусков для дробилки 900*1200 длиной камеры 1200, а D_ср =0,350, при этом

Фактически может уложиться три куска, следовательно

Средневзвешенный размер куска, выходящего из дробилки:

(2.7)

После подстановки найденных значений в формулу (2.6) получим:

Выбираем электродвигатель мощностью 100кВт и n=750об/мин 4 А 500 MS ГОСТ 19523 -81

Определение усилий и расчет деталей на прочность.

Расчет клиноременной передачи.

Определяем передаточное число по формуле:

(2.8)

где n_эл.д - частота вращения вала электродвигателя, n_эл.д=750об/мин;

n_эл.в - частота вращения вала, n_эл.в =180об/мин.

Из таблицы 7.6 для сечения при минимальном диаметре шкива d₁=500мм, передаточном числе U=4,16 и частоте вращения n₁- n_эл.дв=750об/мин находим номинальную мощность, передаваемую одним ремнем:

N_о=22,55кВт.

Находим диаметр ведомого шкива по формуле:

d₂= d₁·(1- ε)·U (2.9)

где ε - относительное в передаче, ε = 0,02.

d₂=0,5·(1-0,02)·4,16=2,034м.

Принимаем стандартный размер шкива d₂=2,040м.

Расчетную длину ремня определим по формуле:

(2.10)

где а - межосевое расстояние, а = 1500мм.

Из стандартного ряда предпочтительных расчетных длин выбираем L_р =7100мм.

Определяем окончательное межосевое расстояние по формуле:

(2.11)

где =0,5· ·(d₁+ d₂) (2.12)

=0,5·3,14·(500+2040) =3989,8мм.

y=0,25·(d₂-d₁)² (2.13)

y=0,25·(2040-500)²=385мм.

После подстановки найденных значений в формулу (2.11) получим:

Найдем угол обхвата ремнем шкива по формуле:

₁=180-57,3·(d₂-d₁)/а (2.14)

₁=180-57,3·(2040-500)/1555=123^о.

Найдем скорость ремня, м/с:

(2.15)

Скорость ремня находится между 15 м/с и 20 м/с, что соотве6тствует правильному выбору ремня.

Определим мощность передачи одним ремнем, кВт:

(2.16)

где C_α - коэффициент угла обхвата, C_α= 0,82;

С_L - коэффициент, учитывающий длину ремня, С_L = 1,04;

C_p - коэффициент динамичности и режима работы, C_p = 1,7.

Определим число ремней по формуле

Z=N/N_p (2.17)

где N- мощность двигателя, N=100;

N_p-мощность передачи одним ремнем;

Z=100/11,1=9

Расчет муфты.

Определим вращающий момент по формуле, Н·м

(2.18)

где - угловая скорость, с^-1.

Угловая скорость муфты

=( ·n)/ 30 (2.19)

= (3,14·750)/30 = 78,5с^-1.

После подстановки найденного параметра в формулу (2.18) получим:

Определим расчетный момент, Н·м

М_р=М·К_р (2.20)

где К_р - коэффициент режима работы дробилки, К_р=2,5.

М_р= 1273,9·2,5=3184,75 Н·м

По таблице для валов диаметром 90 и 100мм находим муфту с наружным диаметром D =500мм и допускаемым расчетным моментом М_р =8000Н*м.

Проверяем пальцы на изгиб по формуле:

где l_п - длина пальца, мм;

D₀ - диаметр окружности, на которой расположены пальца, мм;

Z - количество пальцев, Z=10;

d_п - диаметр пальца, мм;

[ ε_п ] - допускаемое напряжение при изгибе пальцев.

Проверим втулки на сжатие, мПа

(2.21)

где l_вт – длина втулки, мм;

Расчет шатуна.

При переходе шатуна из нижнего положения в верхнее, когда подвижная щека оказывает давление на дробильный материал, в шатуне возникает растягивающее усилие Р. Это усилие изменяется от нуля при нижнем положении до максимального значения Р_max в верхнем положении.

Определим наибольшее усилие в шатуне по формуле, Н

(2.22)

где l – эксцентриситет вала, l = 0,03 м.

Учитывая ударный характер нагрузки и возможность попадания в дробилку не дробимых предметов, принимаем величину расчетного усилия для шатуна в 3 раза больше, чем Р_max.

Р_расч =3·Р_max (2.23)

Р_расч= 3·0,472=1,416 мН

Чтобы уменьшить неуравновешенность дробилки, вес шатуна должен быть как можно меньше. Для изготовления шатуна берем высококачественную сталь.

Площадь поперечного сечения шатуна определяем по формуле:

(2.24)

где [ε_p] – допустимое напряжение на растяжение, [ε_p] = 110 мПа.

По конструктивным соображениям принимаем шатун с поперечным сечением 1400см².

Длину головки шатуна принимаем 100см. крышку подшипника, охватывающую эксцентриковую часть вала, крепим к шатуну восемью болтами из стали СТБ.

Диаметр болтов определяем по формуле

(2.25)

где κ₁ - коэффициент, учитывающий наличие напряжения от затяжки болтов, κ₁ =1,35;

κ₂ - коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки на болты, κ₂ =1,5;

Принимаем d = 64мм.

Расчет распорных плит.

Рисунок 2.7 Схема к расчету распорной плиты.

Усилия Т (рисунок 2.8), действующие вдоль распорных плит, достигают максимальной величины, когда плиты находятся в крайнем верхнем положении.

(2.26)

С увеличением угла возрастает усилие Т, а при =90⁰, cos90⁰=0, т. Е. при горизонтальном положении распорных плит, усилие Т неограниченно возрастает. Следовательно, в щековой дробилке распорные плиты не должны располагаться в одну линию. Угол принимаем равным 12⁰.

Усилие, действующее вдоль распорных плит, определяем по формуле:

(2.27)

Определяем площадь поперечного сечения плиты по формуле:

где [ε_сж] – допустимое напряжение на сжатие, [ε_сж] = 68,5 мПа

При ширине распорной плиты b₁=1100мм, толщина ее составляет:

(2.28)

Принимаем толщину передней распорной плиты равной 45 мм.

Заднюю распорную плиту изготавливаем стальной, из двух частей, скрепляемых предохранительными болтами. Болты изготовляют из ст.3 и пределом прочности Е_b=390мПа. Предел прочности на срез

Запас прочности для материала берем, тогда допускаемое напряжение

(2.29)

Число болтов принимаем равным 12.

Диаметр болтов определим по следующей формуле

(2.30)

где i –число болтов, i = 12.

Принимаем болты диаметром 40 мм.

Расчет подвижной щеки

Рисунок 2.8 Схема к расчету подвижной щеки

На щеку действует сила Т_расч _., которую можно разложить на две составляющие Т₁ и Т_2.

Определим силу Т₁ по формуле

(2.31)

где

Силу Т₂, изгибающую ось подвижной щеки, определим по формуле

(2.32)

Определим силу Q_max, которая приложена в точке соприкосновения щеки с дробимым куском небольшего размера

(2.33)

где l₁ – расстояние от оси подвижной щеки до линии действия силы Т₁, l₁ = 1740 мН;

d₁ – расстояние от оси подвижной щеки до линии действия силы Q_max, d₁ = 700 мм.

Подвижная щека должна иметь небольшую массу и быть достаточно прочной, поэтому она изготовлена с ребрами жесткости.

При небольших размерах кусков материалов Q_max будет максимальной. Если щеку дробилки рассматривать как балку на двух опорах, опорах со средоточенной нагрузкой (рисунок 2.9), М₄ будет равен.