Kao glavna komponenta prijenosa, glavno vratilo drobilice-konkretno, njegova raspodjela naprezanja-direktno utiče na vijek trajanja opreme i radnu stabilnost. Ovaj rad istražuje obrasce raspodjele naprezanja glavnog vratila drobilice kombiniranim pristupom koji uključuje teorijsku analizu, numeričku simulaciju i eksperimentalnu verifikaciju, čime se pruža referentna osnova za optimizaciju dizajna i procjenu sigurnosti.
1. Teorijske osnove za raspodjelu naprezanja na glavnom vratilu
Tokom rada, glavna osovina je izložena složenim opterećenjima, uključujući torzijske sile, sile savijanja i udarne sile. Prema principima mehanike materijala, na raspodjelu naprezanja prvenstveno utiču sljedeći faktori:
(1) Svojstva materijala: modul elastičnosti, Poissonov omjer i granica tečenja određuju otpor glavne osovine na deformaciju.
(2) Geometrijska struktura: Karakteristike kao što su varijacije u prečniku osovine, utorima i uvojcima prelaza mogu dovesti do lokalizovanih koncentracija naprezanja.
(3) Karakteristike opterećenja: Periodična udarna opterećenja mogu izazvati naizmjenična naprezanja, čime se ubrzavaju oštećenja od zamora.
2. Metodologija numeričke simulacije
Softver za analizu konačnih elemenata (FEA) korišten je za konstruiranje 3D modela glavnog okna; granični uslovi su uspostavljeni uz pažljivo razmatranje stvarnih uslova rada:
(1) Ograničenja: Fiksna ograničenja su primijenjena na lokacijama nosača ležajeva.
(2) Primjena opterećenja: Nazivni obrtni moment je primijenjen na kraju pogona, dok je ekvivalentna sila reakcije pri drobljenju primijenjena na kraju komore za drobljenje.
(3) Generisanje mreže: Lokalno prečišćavanje mreže primijenjeno je na područja sklona koncentraciji naprezanja kako bi se osigurala tačnost proračuna.
Rezultati simulacije otkrili su da se maksimalno naprezanje javlja u korijenu klina i na prijelazu između ramena osovine i tijela osovine; veličina ovog naprezanja može doseći 60% do 70% granice tečenja materijala.
3. Šema eksperimentalne verifikacije
Da bi se potvrdila pouzdanost rezultata simulacije, osmišljen je sljedeći eksperimentalni postupak:
(1) Postavljanje mjerača naprezanja: Troosne rozete deformacije su pričvršćene na ključne lokacije na površini glavnog okna.
(2) Ispitivanje opterećenja: Senzor obrtnog momenta je korišćen za praćenje stvarnog radnog momenta, održavajući grešku merenja unutar ±5%.
(3) Prikupljanje podataka: Za snimanje krivulja varijacije naprezanja pri različitim brzinama rotacije korišten je dinamički mjerač deformacije.
Usporedba eksperimentalnih podataka s rezultatima simulacije pokazala je da je razlika u područjima koncentracije naprezanja manja od 8%, čime je potvrđena točnost modela.
4. Mjere optimizacije stresa
Na osnovu rezultata istraživanja, predlažu se sljedeće šeme poboljšanja:
(1) Optimizacija strukture: Zamijenite desni-ugaoni rame osovine sa zaobljenim ugaonim prijelazom, s radijusom ne manjim od 20% prečnika osovine.
(2) Poboljšanje procesa: Nanesite glačanje valjkom na dno utora za ključ kako biste povećali zaostalo tlačno naprezanje površine.
(3) Nadogradnja materijala: Odaberite legirani čelik visoke{1}}čvrstoće s granom tečenja većom od 800 MPa.
Testiranje nakon{0}}uvođenja pokazalo je da je maksimalna vrijednost naprezanja smanjena za približno 15%, a procijenjeni vijek trajanja zamora povećan za 30%.
5. Preporuke za održavanje
Da biste produžili vijek trajanja glavnog vratila, preporučuju se sljedeće mjere:
(1) Periodični pregled: Provedite ispitivanje magnetnim česticama svakih 2000 sati rada.
(2) Upravljanje podmazivanjem: Održavajte pravilno podmazivanje kućišta ležaja kako biste minimizirali dodatna naprezanja savijanja.
(3) Praćenje opterećenja: Instalirajte sistem za praćenje vibracija na mreži kako biste blagovremeno otkrili abnormalna opterećenja.
zaključak:
Ova studija je sustavno analizirala karakteristike raspodjele naprezanja glavnog vratila drobilice. Kombinacijom numeričke simulacije s eksperimentalnom validacijom jasno su identificirane zone kritične koncentracije napona. Predložene šeme optimizacije efektivno poboljšavaju stanje raspodjele naprezanja i pružaju tehničku referencu za poboljšanje dizajna slične opreme. Buduća istraživanja bi mogla dalje istraživati efekte sprege između temperaturnog polja i polja naprezanja.
