Для дробления руды на разные фракции в горнорудной промышленности используются дробилки. Классифицируются они по конструктивным признакам (щековые, конусные, валковые и др.). Щековые дробилки разрушают материал по принципу раздавливания и частично изгиба между двумя щеками, одна из которых подвижна, другая — неподвижна [1]. Такой тип дробилок наиболее надежен и финансово выгоден в эксплуатации.
Важным элементом технологического оборудования, помимо его технических показателей, является массовая характеристика. Снижение массы ведет не только к чистой экономии металла, но и к уменьшению грузоподъемности погрузочных и транспортных средств, расходу энергии на перевозку и др.
В качестве возможных деталей дробилки, которые можно оптимизировать, будут являться: станина, приводной и эксцентриковый валы.
Чтобы появилась возможность применять дробилку в замкнутых пространствах, ее привод располагают на полке, которая шарнирно крепится к станине. Традиционно шкив располагают таким образом, чтобы опоры вала были с обеих сторон от него. Расчетная схема такого вала приведена на рис. 1.
Действующими силами на приводной вал являются:
• Момент кручения:
где Р — мощность двигателя, кВт; n — частота вращения вала двигателя, об/мин; ω — угловая скорость вращения, рад/с.
• Сила от клиноременной передачи:
где α — угол обхвата малого шкива, град.; F0 — сила предварительного натяжения, Н:
где φ — коэффициент тяги (0,45÷0,55); Ft — окружная сила, Н:
где T1 — крутящий момент на валу, Нм; D1 — диаметр ведущего шкива, м.
• Сила от несоосности валов:
Под этими нагрузками максимальное напряжение, действующее на вал, ровняется 22 МПа, при этом коэффициент запаса составляет 13 единиц, масса — 105 кг. Если перераспределить положение опор вала и расположить шкив консольно, то расчетная схема примет вид, показанный на рис. 2.
В такой схеме максимальное напряжение увеличивается до 34 МПа, коэффициент запаса уменьшается до 5 единиц, масса — до 91 кг. Для валов больше 60 мм этот коэффициент должен превышать отметку 2,5 — это условие выполняется.