3.6 Расчет станины

Выполняют как упругую симметрично нагруженную раму прямоугольной формы, в углах которой при изгибе возникают опорные моменты М₀. Поперечные стенки рассматривают как балки на двух опорах, нагруженные силой Q и моментом М₀. Продольные стенки - как балки нагруженные на концах моментом М₀. За счет жесткости соединения стенок при их изгибе углы поворотов θ₁ и θ₂ одинаковы. Каждый угол равен опорной реакции от фиктивной нагрузки стенки, площади эпюры моментов, деленной на жесткость стенки ЕJ.

Напряжение в поперечной стенке σ₁:

, МПа

Напряжение в продольной стенке σ₂:

МПа

где l₃ и l₄ - длины стенок станины, м;

I₁ и I₂ – моменты инерции стенок, м⁴ ,

W₁ и W₂ – моменты сопротивления стенок, м³;

F_ст – площадь поперечного сечения продольной стенки, м²;

Q – усилие дробления, Н.

, м⁴

, м⁴

, м³

, Н

Станина выполняется в виде цельной массивной стальной конструкции. Она обеспечивает жёсткость всей дробилки при усилиях, возникающих при дроблении прочных материалов в несколько сотен тонн.

Задаёмся длинами поперечной и продольной стенок станины l₃ = 1,6м;

l₄ = 2,5м. Тогда:

l = 3 м; l₁ =2 м;

F_ст = 1,6· 0,5 = 0,8м²;

.

Для марки стали ВСт3 σ_adm = 140 МПа.

4.5. Маховик

Расчет маховиков состоит в определении их суммарной массы m и диаметра D_м исходя из заданных значений неравномерности их вращения Δ. Принимается Δ = 0,015-0,035. По формуле:

Для щековых дробилок η = 0,65 ÷ 0,85. Диаметром маховика (D) можно задаться предварительно с учетом того, чтобы окружная скорость обода маховика не превышала 25-30 м/с.

m= (172,8 0,75)/ (2 3,14² 1² 6³ 0,025 )=1300 кг

В качестве материала для изготовления шатуна возьмем рекомендуемый материал- чугун СЧ 18-36 ГОСТ 1412-85.

4.6. Эксцентриковый вал

Схема эксцентрикового вала; 1- эксцентриковый вал; 2,3- шкив и маховик.

Эксцентриковый вал щековой дробилки подвергается изгибу и кручению. Если принять при первом приближении, что нагрузка на вал распределяется симметрично, то при режиме дробления максимальные усилия в подшипниковых опорах будут равны Р_ш/2 , где Р_ш – усилия, возникающие в эксцентриковом валу при рабочей нагрузке. Усилия изменяются по пульсирующему циклу. Опасными будут сечения в местах изменения диаметра вала.

Напряжение изгиба определяется из выражения

σ _и = М_и/0,1d_в³,

где d_в – диаметр вала в сечении.400мм

σ _и =172,8 0,2/0,1 0,4³=5400 МПа

Напряжения кручения будут равны :

τ =М_кр/0,2 d_в³

М_кр=N/ω

М_кр=172.8/6,51=26,6 кНм

τ=26,6/0,2 0,4³=2078 МПа

В качестве материала для изготовления станины берем сталь сталь 40Х по ГОСТ 1050-88.

4.7. Подшипники

Нагрузка на подшипники вала изменяется практически по тому же закону, что и усилие дробления. Так как имеет место неопределенность в характере напряжения, то расчет производится сравнительным методом, используя данные о сроках службы подшипников аналогов проектируемой дробилки.

Срок службы подшипника определяется из выражения:

(nh)^0,3=C/Q_эквК_σК_T,

где n- число оборотов вала дробилки;

h- срок службы подшипников;

С- коэффициент работоспособности подшипника;

Q_экв - эквивалентная нагрузка на подшипники;

К_σ -коэффициент, учитывающий влияние характера нагрузки на срой службы подшипника;

К_T- коэффициент, учитывающий влияние температурного режима работы.

Срок службы подшипника для щековой дробилки СМД-111А при тяжелых и средних условиях работы дробилки равен 60 месяцев.

Для определения эквивалентной нагрузки;

Q_экв =(К_к *R_MAX+ m*A_MAX)*K_Э,

где R_MAX-максимальная радиальная нагрузка на подшипник;

A_MAX- максимальная осевая нагрузка;

m- коэффициент, учитывающий неодинаковое влияние радиальной и осевой нагрузки на срок службы подшипника ;

К_к- коэффициент, учитывающий зависимость срока службы подшипника от того, какое кольцо вращается относительно вектора нагрузки;

K_Э- коэффициент, учитывающий непостоянство действия максимальной нагрузки.

Для щековых дробилок: К_к=1, К_σ =2, К_Т=1, K_Э=0,1

Выбираем подшипник легкой серии №312. Данные берем из таблиц 9.4.1.,9.4.2.,9.4.3. по ГОСТ 3395-89, ГОСТ 8338-75. Размеры подшипника d=60мм, D=130 мм, В=31 мм, С₀=48460 Н, С_r=62880 Н, предельная частота вращения при консистентной смазке n=4000 мин^-1.

Для соотношения F_a/C₀=2500/48460=0,052. Находим l=0,25; F_a/VF_r=0,357>l. Следовательно, x=0,56; y=1,76

Q_экв= F_r=(0,56*1*7000+1,76*2500)*1,3*1=100816Н.

Ресурс принятого подшипника, миллионов оборотов

L=(C_r/P_r)³=(62880/10816)³=196,5;

L_h=10⁶*L/60 n=10⁶*196,5/60*250=13100ч. Потребный ресурс L_h=12500ч.

При заданном ресурсе вероятность безотказной работы несколько выше 90%. Следовательно, подшипник средней серии №312 подходит. Материал для вкладыша подшипника принимаем бронзу Бр. ОЦС 6-6-3.