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1 粉碎 機的 三維設計與分析 H. , 北大學 機械工程及自動化 沈陽 航空工業(yè)學院 ， 機械工程系 譯者： 林元華 摘要 粉碎 機 的一個主要部分高壓磨 機 ，這是一種高效礦石破碎設備。 在 一個研究 報告 中 提出了一種組裝 機 ，這 使 分割 機 表面磨損 處 的翻修 更方便。該 組裝機的 結構模型的成分設計與固體工程 應力和位移 在兩個不同的工作狀態(tài) 可以 使 行了快速 的 有限元分析 ，并且可以更快更好的 清除 從而 延長 組裝機的 工作壽命。 關鍵詞 ： 高壓磨 機 ;三維設計 ;組 裝 機 ;有限元分析 設備， 基于靜態(tài)高壓 [ 1 原則 ,這 種設備 適用于破碎比較 硬 的 礦石。 粉碎方法是根據物料的物理特性、料塊的大小和所要求的細化程度來選擇的。對于堅硬物料，應采用擠壓、彎曲和劈裂；對于脆性物料，應采用沖擊和劈裂；料塊較大時，應采用劈裂和彎曲；料塊較小或排料粒度要求很小時，則應采用沖擊和研磨。粉碎方法如果選擇不當，就會出現(xiàn)粉碎困難或過度粉碎現(xiàn)象，兩者都會增大粉碎過程中的能量消耗。實際上任何一種破碎機都不是以某一種形式進行破碎的，一般都是兩種和兩種以上的形式 聯(lián)合進行破碎。礦石的破碎方法主要根據礦石的物理力學性能、被破的塊度及所要求的破碎比來選擇的。錘式破碎機適用于破碎抗壓強度＜ 150灰?guī)r、砂巖、頁巖、石膏、煤等原料。它可以將采場的大塊礦石一次破碎到入磨需要的粒度。物塊分堅硬、中等堅硬和軟 。 高壓磨機 是主要工 作部分根據 圖 1） 。 2 1. of 為了 粉碎 機的性能，我們付出了 很大的努力 ， 已 經 改善 其 表面 抗磨蝕 的 能 力[ 2 ] 。使用分割表面 的 滾子 ，這是 為了 方便的維護和更換，是另一個有效的 改善過程。 該 構件是 新 運用在 組裝 機 上 的 ，碳化鎢是 為了 改善 表面 的 抗磨損 性能的。再運用已開發(fā)的三維設計和有限元方法 進行 軸 的 強度和階層分析 ，以確保 在 礦石很重的情況下 其 破碎 的 可靠性。 輥式破碎機 礦石在兩個平行且反向轉動的圓柱形輥子中受到壓碎（光輥）或受壓碎和劈裂作用（齒輥）而破碎。當兩輥的轉速不等時，還有磨碎作用 。 2. 組裝機 的 三維虛擬 設計 與 裝配 組裝 機 由主井 , 粉碎棍的 表面部分 和機架組成。并且在 關鍵的 粉碎棍 一方 以移動副方式與機架連接 ， 其他與機架連接的部分以 螺釘和碳化鎢鉚釘 等 連接。 徑向 的主要部分 和 中間的主井 以鍵 槽 和 螺釘連接 ，以保證 主井和 粉碎棍 表 面 部分 安全 和 緊密 的連接。粉碎棍 表面部分是 以凸輪 結構 設計 的 ，以防止應力 在 交配邊緣 集中。 組件模型的創(chuàng)建 是 通過 應用三維設計軟件 進行 工作 的 。那個模型 得建立 可直接用有限元分析其中設計的合理性 ，以 保證 滿足各個方面要求 。組裝模型 是 在 組裝模式 下 ，根據 配合等的關系 下進行的 。最后，干預之間的部分 ， 檢查 和利用 軟件測試 其 有效性 和 結構 的合理性 。 圖 2和 3為 虛擬裝配設計及三維虛擬模型組裝 流程圖 。 3 of 3. 3D 3. 主井的 有限元分析 構件 主軸 的 負荷模型 見 圖 4 ， 4. of 這是通過三維 行的 。徑向 主要部分 在 于 主軸 的鍵 槽。這些細節(jié) 的 功能將使強度分析更加困難 ， 但 使用將 更容易 [ 4 ] 。 有限元 分析 軟件，它是基于有限元原則，可以在實體模型建立 的基礎上， 選 擇 主井 計算應力和變形的 程度 ，以下是創(chuàng)建有限元模型 的過程 ： （ 1）附加 材料的 特性 主軸 的 材料是 35中彈性模量 06 擦系數(shù) 密度 .9 kg/應力（不銹鋼）是 835 （ 2） 壓力的 載入 4 所承受的力量主要來自壓力，根據工作原理，其終值 2500千牛，裝卸區(qū)是在形式的弧角 608和 20毫米寬的表面軸 ，其 邊界條件是限制了假定軸承。 （ 3）模型的參數(shù)如下： 粒度的表示方法 ： (1) 平均直徑 d=(L+b+h)/3 式中 L—— 礦塊的長度（ b—— 礦塊的寬度（ h—— 礦塊的厚度（ 或用長、寬的平均值表示： d=(L+b)/2平均直徑一般是用來計算給礦和排礦單個礦塊的尺寸，以確定破碎比。 (2)等值直徑 值直徑是將細粒物料顆粒作為球體來計算的。 =中 m —— 礦粒品質（ ρ —— 礦物密度（ ） V —— 礦粒的體積 （ (3) 粒級平均直徑 過用篩分的方法來確定礦粒群的平均直徑。例如上層篩孔尺寸為 過上層而留在下層的其粒度既不能用 不能用 粒級的粒度范圍很窄，上下兩篩的篩孔尺寸之比不超過 ＝ 用粒度平均直徑表示即 D=(2否則用 38026點， 24117的 構件 和 114079程度的 自由（自由度） 。 應力圖是通過圖 5所示 。最大應力是 296 其理論方程 Ss/n（ 1） ,在 常情況下， 。 計算結果表明，應力 能夠滿足設計要求。此外， 根據米塞斯理論 安全系數(shù) 限元 模型 有限元 模型 的 兩個不同的工作狀態(tài)顯示在圖 5中 : 5 5. of a 圖 磨。 圖 圖 圖 圖 以下是 創(chuàng)建 有限元模型表面 進程 的 部分： （ 1） 材料附加的特性 。 材料的表面部分 42性模量 06 切模量 擦系數(shù)密度 .9 kg/力 極限 （不銹鋼）是 930兆帕。 （ 2） 配合及干涉的設計 。 首先 假定 設計 是理想的，合理的狀態(tài)， 見 圖 5 （ a） ， 2500,10:56 ，裝卸區(qū)是 200毫米寬和 13毫米弧長表面的部分，并固定內部表面 使其 成為約束條件。圖 5 （ b） 所示 ,在其中只有兩端部分底部的接觸軸 處 ，因為不正確的制造過程 ,對于這種 情況下 兩端 的 承受是平等的。 （ 3）模型嚙合的兩個參數(shù) 6 相同的固體模型，它們是： 15367點和 46101自由度。 （ 1）計算結果顯示在圖 6中 。 6. of a 在圖 6（ a）中， 表面上的部分 的 最高節(jié)點 是 860兆帕的壓力 。 第一次的工作狀態(tài)和最大節(jié)點 位移為 第二次工作 的最高點 的 強 度 是 5495兆帕和的最大節(jié)點位移 此，第一次工作 是合理的，而與此相反， 在第二個 部分 超過了限制范圍。 （ 2）根據計算，該部 分只 承 受 首次 工作部分的 工作負荷 ， 而在第二 次工作部分 不僅部分 承 受工作壓力，而且也 承 受 配合 部分的同步 壓力 。 因為它的變形 ， 更大的是壓力和變形階層 使 側接線 有了 更大 的壓力 部分。因此，彈性變形和延長材料應 力 的部分設計 配合部分 應適當。 可以利用 限元方法 優(yōu)化 方法來 計算 以消 誤差 （ 3）足夠的強度和較高的表面硬度 7 塑性變形 將 該機構 的 碳化物鉚釘壓入的 機構的 部分 加上了額外的力 。 舉一 個例子， 選擇 45鋼（不銹鋼 00 在力很大 的情況下 審查其 在 第一次的工作狀態(tài)下的 變形。計算結果顯示在圖 7 。 據馮米塞斯理 論 ,其最大的 壓力 為 749兆帕和安全系數(shù) 為 這是以后 使用材料 的安全限制。熱處理材料 42 280硬度已超過 45鋼 的 3倍的強度。因此可以選擇表面部分 ， 為了提高抗磨損能力 。 析 （ 1）提出了一種 組合 機 ，見 圖 6， 計算 工作表面一個部分的 應力 ， 類型 危險區(qū)的幾個部分 見 圖 7。7. of 已經制定了與三維 件 的 固體工程。這種 結構 的 分割可以使工作 壽命 更長，使 用 滾壓 棍 機來取磨 損表面 代很容易。應力和變形的兩個 組裝機 的 主要部分：主井和表面部分，進行了 有限元 分析。 （ 2） 有限元分析的結果表明 材料 42 280硬度可用于生產的主要 構件 和 主要 表面 上 。 （ 3）底部表面部分 的 聯(lián)系 均勻主軸表面應力 集中 部分 可使 變形發(fā)生，這將使 粉碎 機 工作狀態(tài)不穩(wěn)定，甚至導致斷裂。 參考資料 [1] K. J. 22 (1988) 400– 412. [2] 2 (1999) 21– 23. [3] J. 9 (1996) 23– 25. [4] H. J. 36 (4) (2000) 83– 85 ( [5] H. 4 (2000) 18– 20 ( 8 [6] (2001) 42– 43 ( [7] H. of 2001, 303– 305.