Аналогично сказанному выше для этого механизма также необходимо провести кинематический, силовой и прочностной расчеты.
Кинематический расчет
За один оборот регулировочного винта, имеющего шаг резьбы S (мм), тяга переместиться на расстояние меньшее, чем шаг S во столько раз, во сколько эксцентриситет r меньше радиуса расположения винта R, т.е. величину , мм.
Зная соотношение плеч рычага подвески ℓ1 и ℓ2 от точки подвеса А соответственно до центра валка и до тяги можно определить перемещение центра валка, что практически равно изменению зазора Dв (мм).
, (1.10)
Силовой расчет
При работе мельницы на опоры подвесного валка действует сила тяжести G (Н). Приведя обе эти силы к вертикальному направлению, получим суммарную силу, действующую на подвесной валок:
G + Qy или G + Q × sina.
Эта сила передается на винт, вызывая в нем осевую нагрузку Qв (Н), которая с учетом соотношения плеч рычагов подвески ℓ1/ℓ2 и радиусов эксцентрикового валика r/R, а также с учетом потерь на трение в трех шарнирных парах (опора А, соединение тяг с эксцентриками и в опорах валика) будет:
|
|
, (1.11)
где h – КПД в шарнирной паре (h = 0,96 – 0,98).
Затем по формуле для определения крутящего момента винтовой пары (1.9) можно найти этот момент и окружную силу на штурвале винта Р0 (Н), если известен радиус этого штурвала Rш (м):
. (1.12)
Прочностной расчет
Для определения прочностного расчета всех деталей механизма необходимо определить максимальное усилие, которое возникает в пружине при попадании в зазор между валками постороннего твердого предмета. Определить это усилие можно следующим образом. Как ужу говорилось, сила, действующая на подвесной валок при работе мельницы, равна
G + Q × sina, следовательно на каждую опору этого валка действует сила . Эта сила вызывает в пружине осадку D h ¢(м) и, вследствие этого, восстанавливающую силу Р (Н) (см. рис. 1.3).
Величина h – длина пружины в свободном состоянии (м).
Можно составить уравнение моментов сил относительно точки подвеса А:
; . (1.13)
С другой стороны, силу Р (Н) можно выразить через осадку пружины- D h¢ и коэффициент жесткости пружины - с (Н/м):
Р = с × Dh¢. (1.14)
Подставив это значение силы Р в уравнение равновесия рычага подвески (1.13), можно решить последнее относительно осадки с пружины:
|
|
. (1.15)
При попадании в зазор между валками постороннего твердого предмета размером вмах (м), пружина даст дополнительную осадку на величину D (м). В этот момент в пружине возникнет максимальное усилие Рмах (Н), величина которого аналогично уравнению (1.14) может быть найдена (см. рис. 1.3):
Рmax = с × (Dh¢ + D ). (1.16)
Дополнительная осадка пружины D (м) может быть найдена приближенно из соотношения перемещений и плеч жесткого рычага подвески:
, откуда (1.17)
Подставив выражения для определения осадок пружины D h¢ (1.15) и D (1.17) в уравнение (1.16) определим величину максимального усилия Рмах (Н):
. (1.18)
Таким образом, при известных значениях силы тяжести валка технологическом усилии Q (Н), найденном по уравнению (1.8), угле a, соотношению плеч рычага ℓ1/ℓ2 и жесткости пружины с (Н/м), можно определить максимальное усилие, возникающее в пружине при попадании в зазор постороннего твердого предмета размером вмах (м). Последнюю величину можно знать, например, из условия захвата предмета наибольшего размера валками известного диаметра с определенным зазором, найденным из уравнения (1.7)
(1.19)