Силовой анализ нагрузок в дробилках с консольной осью подвижного конуса

Принципиальное устройство конусных дробилок с консольной осью было разобрано ранее. Эти дробилки имеют два исполнения: 1) с опорой подвижного конуса, воспринимающей только вертикальные нагрузки и 2) с опорой подвижного конуса, которая воспринимает нагрузку, имеющую горизонтальную и вертикальную составляющие.
В первом случае опора подвижного конуса представляет собой плоскую шайбу, являющуюся упорным подшипником скольжения, или же сферическую шайбу, которая опирается на плоскую, называемую свободной. Во втором случае одна из опор подвижного конуса выполняется в виде сферы, не имеющей свободной плоскости. Эти конструктивные исполнения опор подвижного конуса предопределяют необходимые зазоры в эксцентриковых узлах и нагружение опор подвижного конуса. Действительно, при наличии в сферической опоре свободной плоскости реакция такой опоры, если не учитывать силы трения на рабочих поверхностях ее, должна быть перпендикулярна плоскости и проходить через центр сферы. Этим двум условиям отвечает только равнодействующая, линия действия которой совпадает с осью дробилки. Таким образом, в этих дробилках фиксированным оказывается положение вертикальной составляющей реакции опоры. Положение горизонтальной реакции, возникающей в эксцентрике, при изменении положения усилия дробления по высоте дробящего пространства может также изменяться. Это необходимо учитывать при назначении геометрических параметров эксцентрикового узла и взаимного расположения опор подвижного конуса.
При изменении режима работы и выбирании зазоров в эксцентриковом узле дробилки, у которой опора, воспринимающая вертикальные нагрузки, имеет свободную плоскость, подвижный конус будет не поворачиваться вокруг центра сферы, как это происходило в рассматриваемых ранее дробилках с консольным валом, а перемещаться параллельно самому себе. Поэтому зазоры в эксцентриковом узле должны приниматься постоянными по высоте. На рис. 80, а дана схема инерционных сил неуравновешенных масс — подвижного конуса и эксцентрика дробилки с консольной осью К.СД-2200-ГРЩ.
Инерционные силы подвижного конуса Cdp и эксцентрика Cэ направлены в одну сторону. Противовес эксцентрика в данном случае целесообразно размещать по возможности выше, максимально сближая линии действия инерционных сил, уменьшая тем самым их неуравновешенный момент. В дробилках рассматриваемой конструкции такому повышению положения противовеса в некоторых случаях препятствует подвижный конус и его уплотнения. Поэтому оказывается, что равнодействующая инерционных сил всех неуравновешенных масс находится выше средней поперечной плоскости внутренней расточки эксцентрика. Реакция внутренней расточки эксцентрика одинакова по величине и положению равнодействующей всех инерционных сил и поэтому при смещении равнодействующей инерционных сил неуравновешенных масс относительно середины высоты внутренней расточки эксцентрика последний будет перекашиваться на оси, что неблагоприятно сказывается на работоспособности эксцентрика.
На рис. 80, б показана диаграмма инерционных сил (Cdp + CєCnp), инерционная сила противовеса (Cnp) и неуравновешенные моменты всех инерционных сил (Сnp, Cэ, Cdp) относительно середины высоты внутренней расточки эксцентрика (Мэ) и фундамента дробилки (Mu). Диаграмма построена при постоянном положении линии действия инерционной силы противовеса; по оси ординат отложены координаты положения равнодействующей всех инерционных сил — равнодействующей реакции внутренней расточки эксцентрика.

Из диаграммы следует, что при увеличении инерционной силы противовеса Cnp равнодействующая инерционных сил Cu уменьшается, но при этом линия действия ее перемещается вверх; неуравновешенный момент увеличивается, а неуравновешенный момент инерционных сил относительно фундамента Mu уменьшается. Таким образом, увеличение противовеса сопровождается улучшением уравновешенности дробилки на фундаменте, однако, при этом увеличивается перекос эксцентрика на оси. Поэтому величину противовеса для исключения эксцентричного нагружения внутренней расточки эксцентрика целесообразно назначать минимальной из условий уравновешенности дробилки на фундаменте.
Более полное уравновешивание деталей дробилки этой конструкции и машины в целом можно достичь применением дополнительного противовеса в нижней части эксцентрика, инерционная сила которого совпадает по направлению с инерционными силами подвижного конуса и эксцентрика. В этом случае при добавлении второго противовеса равнодействующая инерционных сил увеличится, но линия действия ее поднимется вверх и неуравновешенный момент Mэ уменьшится. Увеличивая одновременно и основной противовес, можно добиться существенного уменьшения неуравновешенности дробилки и эксцентрика (Mu и Мэ).
Для определения нагрузок на сферическую опору и внутреннюю расточку эксцентрика от усилия дробления достаточно разложить равнодействующую усилия дроблении в точке пересечения линии действия ее с осью дробилки на горизонтальную составляющую и составляющую, совпадающую с осью подвижного конуса. Первая сила будет реакцией эксцентрика и вторая — реакцией сферической опоры. Расстояние реакции эксцентрика от точки подвеса находятся из равенства моментов усилия дробления Pdp и реакции эксцентрика относительно точки подвеса Rэ:

Из этого равенства следует, что при изменении положения равнодействующей усилия дробления по высоте (точки пересечения линии действия усилия Pdp с осью подвижного конуса) будет изменяться и положение реакции внутренней расточки эксцентрика. Это может повлечь в дробилках данной конструкции перекосы эксцентрика при дроблении, так как положение и величина усилия дробления при работе дробилки изменяются.
Влияние сил трения и усилий зацепления в конической передаче может быть учтено по аналогии с дробилками с консольным валом.