При совершенствовании конструкций дробилок, проводимом в последнее время, большое внимание уделяется более обоснованному выбору материалов основных рабочих деталей. Так, статистический анализ работы валов конусных дробилок показал, что при изготовлении их из стали ст. 5 срок службы валов составляет 50 51 месяц. При переходе на сталь 34ХНМ срок службы валов увеличивается до 114- 180 месяцев.

В табл. 7 приведены материалы, из которых изготовлены основные рабочие дета­ли дробилок, и указаны примерные сроки их службы.

Таблица 7

При модернизации конструкции дробилок необходимо, чтобы отсутствовали рез­кие переходы между соседними поверхностями рабочей детали. Например, [3] за 10 месяцев вышло из строя три вала дробящего конуса из наблюдаемых 13 дробилок. Характерно, что у вышедших из строя валов отмечался резкий переход от конической части вала к цилиндрической, предназначенной для горячей посадки вала в корпус дробящего конуса. Если валы дробилок имели в указанном месте перехода более плавное скругление с радиусом 10 мм, то срок их службы был не менее 100 месяцев. Таким образом надежность валов определяется конструктивными особенностями, материалом, методом упрочнения и режимом работы. Статистика наблюдений по ряду дробильных цехов показывает следующее — металлические тела попадают в дробилку не чаще одного-двух раз в смену. При этом число последовательных сжатий металлических тел не бывает больше пяти. Откуда в сутки число нагружений дробилок недробимыми телами составит менее 10 циклов и в году (при годовом фонде времени 300 суток) УУцд ^ ЗОООциклов. Принимая число ходов дробилки пх, получим общее число циклов нагружения в год Nr = 60 • 20 • 300пх = 0,36 • 106пх и относительную долю Т] дробления металлических тел: тл = 3000/(0,36 • 106) = = 0,00835/пх.

*■ Остальное время дробилка работает при нормальной нагрузке Т2 и при недогрузке по разным причинам тз. Очевидно, что сумма т = т + Т2 + т3 = 1,0. Однако на практике по организационно-техническим причинам недогрузка дробилок по вре­мени может достигать 20% (и более), а по нагрузке — 50%. Точнее оценить время недогрузок нельзя, поэтому принимают величину тз = 0,2 и соответственно т2 = = 1 — 0,2 — 0,00835/пх = 0,79165. Затем устанавливают величины эквивалентного напряжения: при нормальной работе — <Т2, при недогрузке — <тз и при дроблении недробимых тел — (Ті. Выше были получены значения эквивалентного напряжения °экв при расчете валов. С учетом принятого отношения радиуса закругления к диа­метру вала в месте перехода равного примерно г/d и 0,2 определяется параметр и соответствующее напряжение ст2 = сгэквт/Фа . Напряжение ст вычисляется на осно­вании полученных экспериментальных закономерностей [6]: (Т] = 1,5(Т2. Наконец, при недогрузке (Тз = 0,5(Та. В соответствии с данными напряжениями определяются коэффициенты запаса п* = сг_і / (Ті, а из кривых усталости — расчетные числа циклов нагружений до разрушения вала:

Ni = N0 • /».))

где No — базовое число нагружений, соответствующее напряжению усталости cr_i (для стали 34ХНМ величина No = 2,8 - Ю7), К = 1,5 + 0,19сг_і — угловой коэффи­циент, (Т_1д — предел усталости материала детали.

Число циклов нагружения детали N„ до поломки при переменной нагрузке определяется зависимостью NH — 1 / ]Г)(тг/А/), откуда срок службы детали L — = /Vh/Л^д лет.

В качестве примера определим срок службы вала дробящего конуса дробилки ККД 1500/180. Ранее было вычислено эквивалентное напряжение (Тэкв = 70,6 МПа при нормальной работе дробилки. С учетом принятого ранее отношения г/d = = 0,02 находим Фд.^5,7 v. — 168,5 МПа, сгі =231,3 МПа и сг3=84,3 МПа.

Соответственно коэффициенты запаса по отношению к сг__і = 0,43сте = 0,43 - 1000 = = 430 МПа будут равны: тгі =430/231,3=1,86, п2=2,79 и пз=5,58. Величины ег_ 1д = = 430/-/5,7 = 180 МПа и К — 1,5 + 0,19 • 430 = 83 МПа. Для указанных значений число циклов нагружений /V] = 2,8 • 107 • юР80/8^1-1/1*86) = 28 ■ 107;

N2 = 2,8 • 107 • = 68;6.107.

N3 = 2,8 ■ 107 ■ 10(18°/83)(1 _1/5'58) = 154 • 107.

Подставляя значение чисел циклов нагружений при разных нагрузках в формулу для определения числа нагружений при переменных нагрузках, получим

ЛГ„ = 1/(0,00835/28 • 107 + 0,792/68,6 • 107 + 0,2/154 • 107) = 0,66 • 109.

При частоте качаний дробящего конуса дробилки КСД 1500/180, равном пх = 80 мин-1 годовое число циклов нагружений составит Nr — 0,36 • 106пх = = 29 • 106 циклов. Следовательно, срок службы дробящего вала будет равен L —

109 ■ 0,66 00 __

=------------- —а = 22,75 лет или 273 месяца.

0,29 • 108

Отметим, что, согласно табл. 7, реальный срок службы вала дробящего корпуса составляет 114-200 мес. и практически не отличается от расчетных значений.

Повышение срока службы изделий в большей степени зависит от материала, из которого изготовлены валы. Ниже приведены механические характеристики сталей, влияющих на надежность работы валов дробящего конуса: