Расчетно-проектная работа № 1.

Расчет молотковой дробилки

Цель работы: 1) определение размеров конструктивных элементов молотков;

2) приобретение практических навыков расчета диска молотковой дробилки на прочность; построение эпюр радиальных и тангенциальных напряжений в диске молотковой дробилки; определение местного коэффициента запаса прочности;

3) расчет вала ротора дробилки на виброустойчивость.

З а д а н и е: выполнить прочностной расчет дисков молотковой дробилки и построить эпюры радиальных и тангенциальных напряжений, если задано: количество молотков n ₁; количество осей n ₂; количество дисков n ₃; длина молотка A, м; ширина молотка В, м; толщина молотка δ, м; радиус вала ротора r ₁, м; радиус окружности крепления осей молотка r _отв, м; толщина диска b,м; наружный диаметр диска D, м; диаметр оси подвеса молотков d _ос, м; длина оси l _ос, м; расстояние между опорами L, м; окружная скорость крайней точки молотка , м/с; радиальное напряжение на поверхности посадочного отверстия диска σ_{r 1}, МПа.

Методика расчета

Конструктивные размеры элементов молотка должны обеспечивать уравновешенность его на удар [14, 26].

Расстояние от центра массы молотка до оси отверстия c, м (рис. 5.5)

. (5.14)

Квадрат радиуса инерции молотка относительно его центра массы , м²

. (5.15)

Расстояние от конца молотка до оси его подвеса l, м

. (5.16)

Квадрат радиуса инерции молотка относительно оси подвеса r ², м²

. (5.17)

Рис. 5.5. Диск молотковой дробилки:

а – эскиз; б – эпюры напряжений σ_r и σ_t

Конструктивные размеры молотка должны удовлетворять условию

. (5.18)

Радиус центра масс молотка, м

. (5.19)

Радиус крайней точки молотка, м

. (5.20)

Масса молотка, кг

. (5.21)

При работе молотковой дробилки в диске возникают радиальные и тангенциальные напряжения, величина которых зависит от текущего значения расчетного радиуса r (рис. 5.5). Диск молотковой дробилки можно привести к расчетной схеме диска постоянной толщины, нагруженного по радиусу r _отв установки осей крепления молотков радиальным напряжением , обусловленным центробежной силой инерции молотков и осей.

Угловая частота вращения ротора, с^-1

, (5.22)

где R ₀ – радиус наиболее удаленной от оси ротора точки молотка, м.

Масса оси подвеса молотков,кг

. (5.23)

Делаем допущение, что радиальные напряжения по кольцевому сечению при радиусе r = r _отв равномерно распределены по кольцевому сечению диска.

При числе дисков n ₃ ≤ 2 напряжение , МПа, определяется по зависимости

; (5.24)

при n ₃ > 2

. (5.25)

Значения σ_{r 1} и являются граничными условиями, позволяющими определить тангенциальное напряжение при r = r ₁ на поверхности посадочного отверстия диска.

Примите r = r _отв. Определим расчетные коэффициенты по зависимостям [14, 17]

(5.26)

, (5.27)

где – частота вращения ротора дробилки, об/мин.

Рассчитаем , МПа, по формуле

, (5.28)

где , T – расчетные коэффициенты при r = r _отв.

Разделите участок диска на N участков (рис. 5.5, а) и определим текущие значения радиуса r, м. Рекомендуемое значение N = 5.

Тогда

(5.29)

Округлим значения расчетных радиусов.

Определим радиальные σ_r, МПа, и тангенциальные σ_t, МПа, напряжения при радиусах r = r ₁, r ₂, …, r_N, r _отв по зависимостям

; (5.30)

, (5.31)

где – расчетные коэффициенты; определяются по вышеприведенным зависимостям (5.26) и (5.27).

Результаты расчетов удобно представить в табличной форме (табл. 5.1).

Таблица 5.1

Сводная таблица расчетных параметров

На основании полученных значений σ_r и σ_t при различных значениях расчетного радиуса r построим эпюру напряжений по радиусу диска (рис. 5.5, б) и определим максимальное напряжение σ _max.

Рассчитаем местный коэффициент запаса прочности для наиболее нагруженного сечения n _м

; (5.32)

где σ _т– предел текучести материала диска, МПа.

Сравним местный коэффициент запаса прочности с допускаемым . В случае, если , измените исходные данные, пользуясь рекомендациями:

– при уменьшении угловой частоты вращения ротора ω необходимо увеличить радиус крайней точки молотка, чтобы окружная скорость не изменялась;

– в случае, если незначительно больше допускаемого , рекомендуется увеличить ширину диска b или выбрать материал диска с большим пределом текучести.

При расчете ротора молотковой дробилки на виброустойчивость в качестве расчетной схемы принимаем стержень на двух шарнирных опорах с равномерно распределенной нагрузкой, обусловленной действием размещенных по длине вала однотипных конструктивных элементов одинаковой массы (см. рис. 5.4).

Линейная масса ротора т_L, кг/м

, (5.33)

где – соответственно массы вала, молотка, оси, диска и втулки, кг; – количество втулок; d =2 r ₁ – диаметр вала ротора, м; l _вт = 0,005 + δ – длина втулки, м; d _вт =2 r ₁ + 0,012 – наружный диаметр втулки, м.

Момент инерции вала ротора J, м⁴

. (5.34)

Критическая угловая частота вращения ротора, с^-1

, (5.35)

где Е – модуль упругости материала вала, Н/м² (для стали Е = 2,1·10¹¹ Н/м²).

Проверим условие виброустойчивости ротора

. (5.36)

При невыполнении условия виброустойчивости проанализируйте формулы и выявите значимость параметров на . На основании этого анализа измените исходные данные и расчет повторите.

Порядок оформления отчета. Отчет о расчетно-проектной работе включает в себя следующие разделы:

– цель работы;

– теоретическую часть, в которой приводятся описание конструкции молотковой дробилки, классификация дисков, особенности их прочностного расчета;

– расчетную часть, в которой дается расчет элементов молотковой дробилки по предлагаемому варианту (табл. 5.2);

– графическую часть, содержащую чертеж диска и спецификацию к нему.

№ вар.	n 1	n 2	n 3	A,м	B,м	δ,м	r 1,м	r отв,м	b,м	D,м	d ос,м	l ос,м	L,м	, м/с	, МПа
				0,08	0,04	0,02	0,03	0,25	0,01	0,53	0,012	0,06	0,2
				0,09	0,04	0,02	0.039	0,26	0,01	0,55	0,012	0,06	0,2		-5
				0,10	0,04	0,02	0.034	0,27	0,012	0,57	0,012	0,06	0,2		-10
				0,11	0,05	0,022	0,036	0,28	0,014	0,594	0,014	0,07	0,21		-15
				0,12	0,05	0,024	0,038	0,29	0,014	0,614	0,014	0,072	0,21
				0,13	0,05	0,026	0,04	0,3	0,016	0,634	0,014	0,074	0,21		-5
				0,14	0,06	0,028	0,042	0,31	0,016	0,656	0,016	0,124	0,24		-10
				0,15	0,07	0,03	0.044	0,32	0,018	0,676	0,016	0,128	0,24		-15
				0,16	0,08	0,032	0,046	0,33	0,018	0,696	0,016	0,130	0,24
				0,10	0,05	0,02	0,048	0,25	0,01	0,532	0,012	0,168	0,29		-5
				0,11	0,06	0,022	0,05	0,26	0,01	0,552	0,012	0,176	0,3		-10
				0,12	0,07	0,024	0,052	0,27	0,012	0,572	0,012	0,23	0,36		-15
				0,13	0,08	0,026	0,054	0,28	0,014	0,594	0,014	0,24	0,36
				0,14	0,05	0,028	0,056	0,29	0,014	0,614	0,014	0,22	0,34		-5
				0,15	0.06	0,03	0,058	0,3	0,016	0,634	0,014	0,254	0,37		-10
				0,16	0,07	0,032	0,06	0,31	0,016	0,654	0,016	0,31	0,45		-15
				0,10	0,08	0,02	0,062	0,25	0,018	0,536	0,016	0,25	0,39
				0,11	0,05	0,022	0,064	0,26	0,018	0,556	0,016	0,254	0,39		-5
				0,12	0,06	0,024	0,066	0,27	0,01	0,572	0,012	0,31	0,44		-10
				0,13	0,07	0,026	0,068	0,28	0,012	0,592	0,012	0,31	0,44		-15
				0,14	0,08	0,028	0,07	0,29	0,014	0,612	0,012	0,32	0,45
				0,15	0,05	0.03	0,072	0,3	0,016	0,634	0,014	0,34	0,5		-5
				0,16	0,06	0,032	0,074	0,31	0,018	0,654	0,014	0,38	0,5		-10
				0,15	0,06	0,032	0,074	0,31	0,018	0,654	0,014	0,402	0,53		-15

Таблица 5.2

Варианты индивидуальных заданий

Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычис­лить, когда этот...

ЧТО ПРОИСХОДИТ, КОГДА МЫ ССОРИМСЯ Не понимая различий, существующих между мужчинами и женщинами, очень легко довести дело до ссоры...

Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.)...

ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: