МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ПЕРЕБЕГА ЗАЗОРА В ШАРНИРЕ КРИВОШИП – ШАТУН КРИВОШИПНО-КОРОМЫСЛОВОГО МЕХАНИЗМА ЩЕКОВОЙ ДРОБИЛКИ

Уменьшение величины динамических нагрузок, возникающих при работе машин вообще и металлургических в частности, является  одной из основных задач общей проблемы повышения их надежности и долговечности. Проведен анализ работы рычажных механизмов  щековой дробилки, имеющих внутренние степени свободы, которые обусловлены наличием зазоров в шарнирах. Наличие неуравновешенных сил инерции движущихся масс при работе кривошипно-коромыслового механизма приводит к размыканию контактных поверхностей  в сочленениях шатуна с кривошипом и к последующему пересопряжению рабочих поверхностей этой кинематической пары, которое сопровождается соударением масс подвижных звеньев. Возникают значительные динамические нагрузки, являющиеся причиной поломок  деталей исполнительного механизма и источником упругих колебаний (вибраций) и генерации вредных акустических колебаний. С целью  устранения влияния зазоров в шарнирах на возникновение дополнительных динамических сил необходимо выявить закономерности появления импульсных нагрузок. Закономерности появления таких нагрузок в кривошипно-коромысловых механизмах с зазорами в сочленениях кинематических пар из-за нарушения контакта в результате пересопряжения рабочих поверхностей устанавливаются путем кинетостатического анализа. Проведен анализ работы шарнира кривошип – шатун с зазором кривошипно-коромыслового механизма щековой  дробилки. На основании полученных результатов определено, что условием нарушения контакта в сочленении элементов кинематической  пары кривошип – шатун является перемена знака силы реакции. Перебег зазора в шарнире кривошип – шатун происходит, когда оба звена  находятся на одной линии. Определение положений звеньев механизма, при которых происходит пересопряжение контактных поверхностей шарнира кривошип – шатун, позволяет рационально использовать механизмы для выборки зазоров с упругими элементами, которые в  течение всего цикла работы кривошипно-коромыслового механизма выбирают зазор в сочленении кривошип – шатун и тем самым  предот вращают появление дополнительных динамических нагрузок. При этом повышается надежность работы щековой дробилки в целом.

 щековая дробилка,  кривошипно-коромысловый механизм,  шарнир,  зазор,  пересопряжение поверхностей,  дополнительные  динамические силы

1. Jack de la Vergne. Hard Rock Miner’s Handbook. – Edmonton. Alberta, Canada: Stantec Consulting, 2008. – 330 р.

2. Sandvik. Jaw-crushers. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://mining.sandvik.com/en/products/equipment/crushing-andscreening/jaw-crushers (Дата обращения: 20.02.2017 г.).

3. Telsmith. Jaw-crushers. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://telsmith.com/products/crushing-equipment/jaw-crushers (Дата обращения: 20.02.2017 г.).

4. Машины и агрегаты металлургических заводов. В 3-х т. Т. 1. Машины и агрегаты доменных цехов / А.И. Целиков, П.И. Полухин, В.М. Гребеник и др.; под ред. А.И. Целикова. – М.: Металлургия, 1987. – 440 с.

5. Пат. 2508941 РФ. Щековая дробилка / А.Г. Никитин, А.В. Витушкин, К.В. Тагильцев-Галета; заявл. 25.10.2012; опубл. 10.04.2014. Бюл. № 7.

6. Patent 5542884 US. Mechanical overload protection device for machines, particularly jaw crushers / Bruno Gotz. Publ. 6.08.1996.

7. Пат. 2453370 РФ. Щековая дробилка / А.Г. Никитин, В.И. Люленков, Д.Ф. Сахаров, А.В. Витушкин; заявл. 30.11.2010; опубл. 20.06.2012. Бюл. № 17.

8. Patent 105682804 US. Jaw-crushers. Sandvik intellectual property / Lindstrom Anders. Publ. 15.06.2016.

9. Клушанцев Б.В., Косарев А.И., Муйземнек Ю.А. Дробилки. Конструкции, расчет, особенности эксплуатации. – М.: Машиностроение, 1990. – 320 с.

10. Brach R.M. Moments between impacting rigid bodies // Trans. ASME, I. Mech. Design. 1981. Vol. 103. No. 10. P. 812 – 817.

11. Budd C., Dux F. The effect of frequency and clearance variations on single-degree-of-freedom impact oscillator // J. Sound and vibrations. 1995. Vol. 184. No. 3. P. 475 – 502.

12. Dubowsky S., Moening M.F. An Experimental and Analytical Study of Impact Forces in Elastic Mechanical Systems with Clearances // Machine and Mechanisms Theory. 1978. Vol. 13. P. 451 – 465.

13. Никитин А.Г., Абрамов А.В., Гредина А.А., Гаряшин В.В. Анализ работы шарнира кривошип – коренная опора кривошипнокоромыслового механизма щековой дробилки // Изв. вуз. Черная металлургия. 2016. Т. 59. № 12. С. 875 – 878.

14. Earles S.W.E., Wu C.L.S. Motion Analysis of a Rigid-Link Mechanism with Clearance at a Bearing, Using Lagrangian Mechanics and Digital Computation. Mechanism 1972. – London, England: Institution of Mechanical Engineers, 1973. P. 83 – 89.

15. Haines R.S. A Theory of Contact Loss at Revolute Joints with Clearance // Journal of Mechanical Engineering Science. 1980. Vol. 22. No. 3. P. 235.

16. Perera O., Seering W.F. Prevention of Impact in Bearings of FourBar Linkages // ASME Journal of Mechanisms, Transmissions and Automation in Design. 1983. Vol. 105. No. 3. P. 592 – 598.

17. Shaw S.W., Holmes P.J. A periodically forced impact oscillator with large dissipation // ASME, J. Of appl. Mech. 1983. Vol. 50. P. 849 – 857.

18. Никитин А.Г., Бойко Д.Ю., Векессер А.Ю. Математическая модель работы шарнира кривошип – коренная опора кривошипно-кулисного механизма щековой дробилки // Изв. вуз. Черная металлургия. 2007. № 10. С. 66, 67.

19. Никитин А.Г., Лактионов С.А., Бойко Д.Ю., Векессер А.Ю. Особенности работы шарнира кривошипно-коромыслового механизма щековой дробилки // Вестник машиностроения. 2009. № 12. С. 48, 49.

20. Теория механизмов и машин / Под ред. В.К. Фролова. – М.: Высшая школа, 1987. – 511 с.

21. Сергеев В.И., Юдин К.М. Об одной модели механизмов с зазорами // Машиноведение. 1970. № 5. С. 28 – 32.