Диссертация (Комплексные методы повышения долговечности рабочих органов щековых дробилок), страница 5

Игла соединена с якорем 2 и может вместе с ним поворачивается относительно призмы 4, приэтом меняется зазор между сердечником 3 и якорем 2.Рисунок 2.3 – Схема щупового прибораЭто приводит к изменению переменного тока в катушке 5. Ток от трансформатора 6 поступает в усилитель 7 и оттуда на самописец 8 и показывающий прибор9. Самописец записывает на специальной бумаге 10 профилограмму исследуемойповерхности [132, 133].Призма 4 закреплена неподвижно относительно шаровой опоры 11.

Поскольку шар имеет больший радиус кривизны, то он скользит по вершинам микровыступов, опускаясь и поднимаясь в соответствии с имеющейся на поверхностиволнистостью. Благодаря этому можно записать шероховатость поверхности,устранив влияния волнистости. Если шаровая опора будет скользить по специальноизготовленной (эталонной) очень гладкой поверхности, то игла 1 будет записыватьодновременно как шероховатость, так и волнистость.В России профилометры – профилографы, основанные на вышеописанномпринципе, выпускаются серийно Московским заводом «Калибр».Используя профилограмму, можно построить опорную кривую, характеризующую распределение материала по высоте шероховатого слоя.27Методика построения опорной кривой заключается в следующем.

Если взятьсечение профиля на некотором расстоянии Zj от линии выступов и найти суммудлин отрезков, отсекаемых на уровне Zj в материале выступов, то можно найти зависимость относительной опорной длины tp от высоты профиля Ɛ (в относительныхвеличинах), т. е. = (Ɛ),(2.3) = 1⁄ ∑=1  ,(2.4)Ɛ = ⁄ .(2.5)гдеДля этого профилограмму разбивают на ряд горизонтальных уровней Zj (рисунок 2.4), параллельных средней линии m1m2, и суммируют участки, ограничивающие ширину выступов Δli на рассматриваемом уровне. Вычисляют значения tp взависимости от значений Ɛ для каждого уровня Zj и полученные точки соединяютплавной кривой.

Опорная кривая профиля tp – это графическое изображение зависимости опорной линии профиля от уровня сечения профиля Zj.Поскольку опорная кривая строится для произвольного профиля поверхности, то функция tp (Ɛ) численно совпадает с функцией распределения материала повысоте шероховатого слоя, т. е. она характеризует топографию поверхности. Площадь под кривой ОА выражает в относительных единицах количество материала,составляющего шероховатый слой, а площадь над кривой – количество пространства над шероховатым слоем [98, 115, 116].Вид кривой распределения материала не зависит от высоты неровностей, аопределяется их формой и распределением вершин по высоте, поэтому форма кривой и вид функции распределения материала меняются в довольно широких пределах.28Рисунок 2.4 – Схема построения опорной кривой профиля шероховатой поверхностиПоскольку наибольший интерес представляет взаимодействие только наиболее высоких выступов, вступающих в контакт, то обычно рассматривается распределение материала выше средней линии m1m2, и для аналитического описанияначального участка опорной кривой используют степенную функцию = · Ɛ ,(2.6)Ɛ = ⁄ ,(2.7)гдеtm – относительная опорная длина профиля по средней линии,v – параметр опорной кривой.Таким образом, характеристики tm, v являются параметрами функции распределения материала, причем параметр v выражается через характеристики шероховатости в виде = 2 ⁄ − 1,(2.8)т.

е. параметры tm, v можно определять из профилограмм.Опорная кривая профиля играет важную роль при расчетах контактных характеристик шероховатых поверхностей и позволяет сравнивать профили разныхповерхностей (рисунок 2.5).29Рисунок 2.5 – Опорные кривые профилей шероховатых поверхностей, полученных после: 1 – полирования; 2 – шлифования; 3 – точенияПрофилограммы для построения опорной кривой профиля целесообразноснимать под углом 45o к направлению следов обработки. Для более полного представления о профиле поверхности необходимо снимать ряд профилограмм в параллельном направлении [18, 19, 20, 89, 90].2.4.Методика расчетного определения трибологических показателейОсобенностью расчета триботехнических показателей дробящих плит щековых дробилок является принятие исходным параметром парциального микроизноса (Da) – доли впадин шероховатой поверхности трения (рисунок 3.3).По величине Da определяется степень трибодеформационного упрочнения(или разупрочнения) поверхностного слоя (Ks) и по последней – степень упрочнения (разупрочнения) продуктов износа (Ka).

Логарифмы этих показателей характеризуют соответствующие степени деформации.В зависимости от относительных сближений центра тяжести парциальногомикроизноса (Ɛa) и полюса (Ɛp) вычисляется показатель фрикционной усталости (t)металлов. По нему и степеням деформации определяются число циклов до разрушения активного поверхностного слоя (np) и относительный размер частицы износа(d).Расчет показателей фрикционной усталости = ln(1⁄Ɛ )⁄ln(Ɛ ⁄Ɛ )(2.9)30где Ɛ , Ɛ – относительное сближение центра тяжести Da и полюса (рисунок 3.3).Определение числа циклов до разрушения парциального микроизноса = (ln ⁄ln ) .(2.10)Расчет относительной величины частицы износа = (ln ⁄ln − 1)⁄ .(2.11)Расчет коэффициента трения = (1 − )1⁄ .(2.12)Алгоритм расчета приведённых величин представлен на рисунке 2.6.Ввод Da = (0,618⁄(1 − ))(1−)⁄Да (упрочнение)Нет (разупрочнение) > 1 = ∙ [2 − ( − 1)2 ] = ∙ [0,5 + ( − 1)0,5 ]Ввод Ɛa, Ɛp = ln (1⁄Ɛ )⁄ln(Ɛ ⁄Ɛ ) = (ln ⁄ln ) = (ln ⁄ln − 1)⁄Вывод значений t, np, dРисунок 2.6 – Алгоритм расчета степени упрочнения (разупрочнения) поверхностного слоя и продуктов износа31Для определения КПД трибосистемы «дробящие плиты – дробимая порода»исходным параметром является также парциальный микроизнос (Da).

По нему оценивается коэффициент трения (f) и затем КПД, вычисляемый для сопоставлениясоответствующим по зависимостям.На рисунке 2.7 приведен алгоритм расчета КПД.Ввод Da = (1 − )1⁄1 = 1⁄[1 + 6 ∙ ]ДаНет1 < 0η2 = 1 − 2,236 ∙ ДаНетη2 < 0η3 = (1 − )⁄(1 + )2⁄(1−)ДаНет3 < 0Вывод значений η1, η2, η3Рисунок 2.7 – Алгоритм расчета КПД322.4.1. Расчет полного коэффициента трения скольжения при дроблениивысокопрочных породКоэффициент трения скольжения определяется по формуле:f = Dm1/Da,(2.13)где Dm, Da – парциальные величины микрометалла и микроизноса.Его деформационная (механическая) и адгезионная (молекулярная) составляющие соответственно по выражениям = · , = · ,c проверкой по условию + = · + · = ( + ) = .2.4.2.

Определение степени трибодеформационного упрочнения поверхностейплит и продуктов износаОпределение степени трибодеформационного упрочнения (разупрочнения)поверхности трения = [0,618⁄(1 − )](1− )⁄(2.14)То же продуктов износапри > 1 = [0,5 + ( − 1)0,5 ](2.15)при < 1 = [2 − ( − 1)2 ](2.16)2.4.3. Расчет фрикционных температур поверхностей и продуктов износаФрикционные температуры поверхностей трения Ts и продуктов износа Taопределяются по зависимостямпри Ks>1при Ks<1 = + ∆ = + / , = + ∆ = + (1/ ) ,при Ks>1 = + ∆ = + / ,при Ks<1(2.17)(2.18) = + ∆ = + (1/ ) ,где To – температура окружающей среды; =2,15·10-3 1/°С среднее значение температурного коэффициента для сталей и сплавов [7].332.4.4.

Оценка коэффициентов полезного действия при дроблениивысокопрочных породДля определения КПД дробящих плит использовали формулы:η1 = 1⁄(1 + 2 ∙ ∙ γ),η2 = 1 − 2 ∙ ∙ √1,25 = 1 − 2,236 ∙ ,η3 = (1 − )⁄(1 + )1⁄где коэффициент трения = 2⁄(1−) ,(2.19)(2.20)(2.21), отношение длин гипсограммы и бицентро-иды γ = / = 3,0;2.4.5. Расчетное определение нагрузки при дроблении гранито-диоритнойсмесиПри выводе расчетной формулы для определения нагрузки исходили из следующих предпосылок:1.

микротопография поверхностей трения оценивалась по поперечным и продольным профилограммам при горизонтальном увеличении γ1 = γ2 = 40 вобоих случаях;2. при обработке профилограмм за базу принималась величина Lβ1 = Lβ2 = 150мм;3. в качестве относительной опорной линии принимались полюсные значенияtpp1 и tpp2 соответственно при поперечном и продольном профилографировании;4.

давление P на контакте для тяжело нагруженных деталей принято равнымполовине поверхностной микротвердости P = 0,5·Hs = 0,5·Ks·H0, МПа; приортогональном профилографировании принято P = 0,5·(Ks1·Ks2)0,5·H0, МПа;5. пятно контакта моделировалось эллипсом с площадью F = π·a·b =π·(tpp1/2)·(tpp2/2) = π·tpp1·tpp2/4 = 0,25·π·tpp1·tpp2.С учетом принятых показателей расчетная формула для определениянагрузки имеет вид34N = 0,5·(Ks1·Ks2)0,5·H0·π·tpp1·tpp2·Lβ1·Lβ2/γ1·γ2·4, HилиN = 5,522·10-6·(Ks1·Ks2)0,5·H0·tpp1·tpp2, H,(2.22)При выражении величины H0 в размерности Па имеемN = 5,522·(Ks1·Ks2)0,5·H0·tpp1·tpp2, H.2.5.(2.23)Методика расчетного определения ресурса дробящих плитщековой дробилкиДолговечность в наибольшей степени определяется износостойкостью детали. Износостойкость – это величина обратная скорости изнашивания.

Постепенно развивающийся износ ведет к общему ухудшению показателей машины,снижению точности выполняемых ею операций, падению КПД, увеличению энергопотребления и снижению полезной отдачи. С течением времени износ можетвступить в катастрофическую стадию. Прогрессирующее повреждение вызываетполомки и аварии.Значения скоростей изнашивания определялись по зависимостиi = Jh /t,(2.24)где t – продолжительность испытаний для всех испытанных наплавленных металлов; Jh – экспериментально установленные линейные износы наплавленных металлов.В этих случаях наработка до предельного состояния (Т), характеризующаядолговечность, выражается формулойТ = [Jh]/i, мин,(2.25)где [Jh] – величина предельного износа рифлений в каждой рабочей зоне дробилок.Кроме того, средний ресурс плит можно оценить по формуле [41, 44]Тср = 1,5·[J]·B·ρ·V·(la/ls)t/p·h02·Da·(1- es/ea),(2.26)где [J] – предельный износ плит, В – ширина наплавленного валика, ρ – плотностьпороды, V – средний объем куска породы; р – производительность дробилки; Da –парциальный микроизнос;35ea = lnKa, es = lnKs; t – показатель фрикционной усталости; h0 – глубина трибодеформационного упрочнения (разупрочнения).Средний объем куска породы определяется по следующему выражениюV = Q / ρ·K,(2.27)где Q – суммарная выработка смеси, К – количество кусков породы, моделируемыхсферой.2.6.Выводы по главе 21.

Для измерения износа дробящих плит можно использовать методы линейного микрометрирования и массового взвешивания. Для описания микротопографии поверхностей трения пригоден метод профилографирования в поперечном и продольном направлениях.2. Коэффициент полезного действия трибосистемы дробящих плит предлагается оценивать по методике, разработанной на кафедре механизации строительства МГСУ.3. Для расчета КПД дробящей плиты предложено использовать только коэффициентр трения.4. Для расчета трибодеформационного упрочнения (разупрочнения) поверхности трения и трибодеформационного упрочнения (разупрочнения) продуктовизноса также предложено использовать лишь парциальный микроизнос.5. Для расчета нагрузок при дроблении гранито-диоритной смеси предлагаетсязависимость, определяемая относительными опорными линиями при полюсном сближении, коэффициентами трибодеформационного упрочения, исходной микротвердостью.6.