Диссертация (Комплексные методы повышения долговечности рабочих органов щековых дробилок), страница 10

Показатель Ra характеризуется также сравнительно равномерным распределением по рабочим зонам: на входе имеет значение 0,384…0,396 при среднем0,38; в середине 0,321…0,408 при среднем 0,38; на выходе 0,311…0,342 присреднем 0,30. Отмечается снижение КПД на выходе плиты на 21% по сравнению с КПД на входе и выходе.4. Для показателя Rm отмечается следующее распределение: на входе при значениях 0,402…0,431 среднее 0,416; в середине при 0,39…0,464 среднее 0,416;на выходе при 0,449…0,471 среднее 0,458, т.е. на 10% больше значений навходе и в середине плиты.695. По сравнению с показателями η, Ra и Rm величина Rср характеризуется следующим распределением: на входе при значениях 0,398…0,399 средним 0,3986;в середине при 0,393…0,41 средним 0,3995; на выходе при 0,391…0,40 средним 0,3953.

Можно отметить малозначительное (1,05%) снижение КПД навыходе.Обобщая результаты исследования плиты щековой дробилки, можно отметить некоторое превышение значений η над показателями Ra, Rm и Rср. Причинаусматривается в значении знаменателя выражения η = 1 / (1+ Lγ). Уточнение возможно при анализе конкретного случая, когда Da = Dm =0,5 и Lγ = 1,4142. При этихусловиях можно записатьη = 1 / (1+μ Lγ) = 0,5 (Ra + Rm) = 0,5(Da0,5 + Dm0,5) / π0,5 = 0,3988 ≈ 0,399.При Lγ = 1,4142; μ = 1,06595 ≈ 1,066; η = 1/(1+1,066∙1,4142) = 0,3988 ≈ 0,399.Значение μ соответствует коэффициенту трения покоя (сцепления), равномуfп = 1,125(0,45+Da) = 1,125(0,45+0,5) = 1,06875 ≈ 1,069 (1,066) ∆ = 0,26%.Уточненная формула принимает видη = 1 / (1+ fп Lγ) = 1/[1+1,125(0,4+Da) Lγ].(4.13)Возвращаясь к первоначальной записи КПД в форме [37]η = 1 / (1+ 2f Lγ/tpp)(4.14)и учитывая коэффициент трения покоя, получимη = 1 / (1+ 2fn f Lγ/tpp),(4.15)где f – полный коэффициент трения скольжения, tpp – относительное контурное давление при полюсном сближении (относительная полюсная опорная линия).При установленном равенстве 2f = tpp выражение (4.15) принимает вид (4.13).Учитывая незначительные расхождения η и Ram, для оценки КПД можнопользоваться тем и другим показателем.

Однако проще и оперативнее определениеКПД по среднему радиусу Ram парциальных величин Da и Dm. В этом случае достаточно обработать профилограмму и способом опорных базовых линий непосредственно определить парциальные величины без построения кривой опорной линии(гипсограммы).70Выводы.1. Оценка КПД по длине гипсограммы – относительной опорной линии – можетбыть уточнена введением коэффициента трения покоя (сцепления).

Сходимость расчетных значений КПД по предлагаемым способам (Ram, η1, η2)вполне удовлетворительна: расхождение не превышает 5%.2. Рациональным по простоте, оперативности и точности определениея КПДтрибосистем представляется способ среднего приведенного радиуса Ram парциальных величин микроизноса Da и микрометалла Dm.4.5.Механизмы абразивного изнашивания и коэффициентыполезного действия трибосистемОсновными механизмами изнашивания элементов трибологических системсчитаются микрорезание, пластическое передеформирование (малоцикловая усталость), упругое передеформирование (многоцикловая усталость) [11, 13, 78, 102,113]. Идентификация этих механизмов определяется посредством различных параметров микротопографии поверхностей трения. Для определения механизма изнашивания принимается сочетание парциального микроизноса (или полюсногосближения) и параметры гипсограммы (кривой опорной линии) в нормализованной системе координат «относительная контурная линия tр – относительное сближение Ɛ».Графическая зависимость = ( ) представляет собой триограмму механизмов изнашивания в виде трех степенных функций (рисунок 4.3).

Изнашиваниеповерхностей трения по механизму микрорезания (MP) соответствует области надкривой квадратной зависимости вида2 = 0,5 + 10( − 1,4142) .(4.16)71Рисунок 4.3 – Триограмма механизмов изнашивания поверхностей трения:1 – нижняя граница микрорезания (МР); 2 – верхняя граница малоцикловойусталости (МЦУ); 3 – верхняя граница многоцикловой усталости (МнЦУ) [37].Область изнашивания по механизму малоцикловой усталости (МЦУ) располагается под кривой зависимости2 = 0,5 − 10( − 1,4142) .(4.17)Изнашивание по механизму многоцикловой усталости (МнЦУ) характеризуется областью под графиком функции2 = 0,25 − 10( − 1,618) .(4.18)Областями определения механизмов изнашивания по параметру принимаются условия:для МР 0,5 ≤ < 1, для МЦУ 0,3 < < 0,5 , для МнЦУ 0,15 ≤ ≤0,30.Коэффициент полезного действия (КПД) трущихся пар можно оценить поформуле [125] = 1/(1 + 2 / ),(4.19)где f – полный коэффициент трения скольжения, – относительная опорная линия при полюсном сближении Ɛp.Коэффициент трения скольжения можно рассчитать по зависимости = 1/ ,(4.20)72где = 1 − – парциальный микрометалл (доля выступов в пределах базовойшероховатой поверхности трения).Установлено практическое равенство 2 = , тогда (4.19) примет вид = 1/(1 + ).(4.21)Параметр при известном парциальном микроизносе определяется из(4.16), (4.17) и (4.18) соответствующими выражениями:для МРдля МЦУ = 1,4142 + (0,1 − 0,05)0,5 , = 1,4142 + (0,05 − 0,1 )0,5 ,для МнЦУ = 1,618 + (0,025 − 0,1 )0,5 .(4.22)(4.23)(4.24)С учетом этих формул выражение (4.19) для механизмов МР, МЦУ и МнЦУзапишется соответственно таким образом:₁ = 1/[2,4142 + (0,1 − 0,05)0,5 ],(4.25)₂ = 1/[2,4142 + (0,05 − 0,1 )0,5 ],(4.26)₃ = 1/[2,618 + (0,025 − 0,1 )0,5 ].(4.27)На изношенных поверхностях дробящих плит установлена взаимосвязь = ᵦ− ,(4.28)где ᵦ – относительная длина бицентроиды – расстояние между центрами тяжестипарциальных фигур и .При различных формах кривой опорной линии (гипсограммы) длина бицентроиды практически равнаᵦ = (0,618 ∙ 0,382)0,5 = 0,486.Согласно (13), выражение (6) запишется в виде = 1/(1 + ᵦ− ).(4.29)Механизм изнашивания поверхностей трения при маломеняющейся величине ᵦ может устанавливаться по параметру и через него по значению согласно (4.29).Представленные выше аналитические зависимости проверялись по сходимости расчетных и экспериментальных значений микротопографических показателей73поверхностей дробящих плит щековых дробилок [41].

Значения КПД сверяли с результатами их расчетного определения по методу «клинового привода» для сухоготрения скольжения [125].Результаты проведенного исследования произвольных вариантов изношенных деталей машин и оборудования приведены в таблице 4.5.Таблица 4.5 – Результаты исследования параметров изношенных поверхностей№Меха-Lγp поваринизмантаᵦf∆γ, % ,%Lγp по(4.22)по(4.28)из--(4.25)наши-(4.24)-вания∆γ, %(4.27)11,4800,4800,4850,5100,256МЦУ1,4591,4240,671,4462,2721,5000,3650,4860,5450,288МЦУ1,5302,0039,521,4821,2031,4900,3580,4860,5830,290МЦУ1,5332,9139,471,5232,241,5000,4400,4700,5320,268МЦУ1,4592,7440,131,4940,3851,6000,2100,4860,7040,325МнЦУ1,6815,0638,691,6603,8761,4140,5400,4860,4810,237МР1,4774,5044,551,4150,0671,4350,5420,4860,4800,237МР1,4793,0740,341,4141,4781,5000,6040,4860,4000,216МР1,5161,0839,741,33611,091,5000,4240,4860,5410,272МЦУ1,5010,0939,981,4781,50101,5000,5800,4860,4630,224МР1,5040,2439,941,3976,90111,4900,6100,4850,4500,214МР1,5191,9539,701,3857,00121,5000,5400,4800,4810,237МР1,4771,5340,361,4235,10131,4350,5420,4750,4800,237МР1,4793,0740,341,4300,38141,4900,4800,4860,5100,256МЦУ1,4592,0940,671,4453,0151,7000,1830,5000,5200,331МнЦУ1,7000,037,041,43415,6161,4500,4850,4700,5080,255МЦУ1,4530,2040,771,4681,20171,6500,3000,5000,5200,305МнЦУ1,6181,9438,201,33413,1181,6000,2290,4860,5600,321МнЦУ1,6644,0037,541,4986,4191,6800,2250,5250,5200,322МнЦУ1,6680,7137,481,42715,1201,5400,6780,5100,4640,225МР1,5032,4339,961,36711,374Для подтверждения достоверности установленных механизмов изнашивания(см.

таблицу 4.5) можно использовать показатель фрикционной усталости, которыйвычисляется по формуле [41] = ln(ℇ ) /ln(ℇ /ℇ ),где ℇ , ℇ – соответственно сближения на уровне центра тяжести фигуры и полюса P (см. рисунок 3.3).При среднем отношении ℇ /ℇ = 0,53 дробящих плит щековых дробилок иℇ /ℇ = 0,55 ножей дорожной фрезы [43] для общего случая можно принять ℇ /ℇ= 0,54, ℇ /ℇ = 1,85.Тогда при установленном численном равенстве ℇ = получаем зависимость = 1,62ln(0,616 − ln ).(4.30)При < 2 принимается микрорезание, при 2 < < 3 – малоцикловая усталость, при 3 < – многоцикловая усталость.В таблице 4.6 приведены расчетные значения показателя фрикционной усталости для исследованных вариантов.Таблица 4.6 – Расчетные значения показателя фрикционной усталости№ вариантаt№ вариантаt1232,19 2,63 2,661112131,80 1,99 1,99456789102,333,521,991,991,812,391,88141516171819202,193,752,173,03,383,411,88Из табличных результатов следует: показатели фрикционной усталости подтверждают установленные выше механизмы изнашивания (см.

таблицу 4.5).По результатам таблиц 4.5 и 4.6 можно сформулировать следующие основные выводы.1. Расчетные значения гипсограммы Lγp по (4.22) – (4.24) и по (4.28) свидетельствуют о некоторой большей точности расчета по первым формулам. Однако75и расчет по (4.28) при расхождении ∆γ = 0,06 – 15,1% дает вполне удовлетворительное совпадение с экспериментальными значениями .2. Коэффициент полезного действия зависит от механизма изнашивания трущихся элементов трибосистемы: наибольшие значения установлены примикрорезании (η = 39,70 – 44,55%), наименьшие – при многоцикловой усталости (η = 37,04 – 38,69%), промежуточные значения – при малоцикловойусталости (η = 39,47 – 40,77%).3. Коэффициент трения скольжения имеет наименьшие значения при изнашивании деталей по механизму микрорезания (f = 0,214 – 0,237), наибольшиезначения – при механизме многоцикловой усталости (f = 0,305 – 0,331), промежуточные значения – при малоцикловой усталости (f = 0,255 – 0,290).4.