1粉碎機(jī)的三維設(shè)計(jì)與分析H.Gaoa,*,L.G.Qub東北大學(xué)機(jī)械工程及自動(dòng)化沈陽航空工業(yè)學(xué)院，機(jī)械工程系譯者：林元華摘要粉碎機(jī)的一個(gè)主要部分高壓磨機(jī)，這是一種高效礦石破碎設(shè)備。在一個(gè)研究報(bào)告中提出了一種組裝機(jī)，這使分割機(jī)表面磨損處的翻修更方便。該組裝機(jī)的結(jié)構(gòu)模型的成分設(shè)計(jì)與固體工程應(yīng)力和位移在兩個(gè)不同的工作狀態(tài)可以使COSMOS/Works軟件進(jìn)行了快速的有限元分析，并且可以更快更好的清除1.0-2.0毫米之間的凹凸云集階層，從而延長(zhǎng)組裝機(jī)的工作壽命。關(guān)鍵詞：高壓磨機(jī)；三維設(shè)計(jì)；組裝機(jī)；有限元分析1.導(dǎo)言HPGR是一種新的高效節(jié)能的設(shè)備，基于靜態(tài)高壓1-3原則,這種設(shè)備適用于破碎比較硬的礦石。粉碎方法是根據(jù)物料的物理特性、料塊的大小和所要求的細(xì)化程度來選擇的。對(duì)于堅(jiān)硬物料，應(yīng)采用擠壓、彎曲和劈裂；對(duì)于脆性物料，應(yīng)采用沖擊和劈裂；料塊較大時(shí)，應(yīng)采用劈裂和彎曲；料塊較小或排料粒度要求很小時(shí)，則應(yīng)采用沖擊和研磨。粉碎方法如果選擇不當(dāng)，就會(huì)出現(xiàn)粉碎困難或過度粉碎現(xiàn)象，兩者都會(huì)增大粉碎過程中的能量消耗。實(shí)際上任何一種破碎機(jī)都不是以某一種形式進(jìn)行破碎的，一般都是兩種和兩種以上的形式聯(lián)合進(jìn)行破碎。礦石的破碎方法主要根據(jù)礦石的物理力學(xué)性能、被破的塊度及所要求的破碎比來選擇的。錘式破碎機(jī)適用于破碎抗壓強(qiáng)度150MPa的石灰石、泥灰?guī)r、砂巖、頁巖、石膏、煤等原料。它可以將采場(chǎng)的大塊礦石一次破碎到入磨需要的粒度。物塊分堅(jiān)硬、中等堅(jiān)硬和軟。高壓磨機(jī)是主要工作部分根據(jù)HPGRS工作原理（見圖1）。2Fig.1.Principleofhigh-pressurerollermill.為了粉碎機(jī)的性能，我們付出了很大的努力，已經(jīng)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(hù)和更換，是另一個(gè)有效的改善過程。該構(gòu)件是新運(yùn)用在組裝機(jī)上的，碳化鎢是為了改善表面的抗磨損性能的。再運(yùn)用已開發(fā)的三維設(shè)計(jì)和有限元方法進(jìn)行軸的強(qiáng)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(jī)礦石在兩個(gè)平行且反向轉(zhuǎn)動(dòng)的圓柱形輥?zhàn)又惺艿綁核椋ü廨仯┗蚴軌核楹团炎饔茫X輥）而破碎。當(dāng)兩輥的轉(zhuǎn)速不等時(shí)，還有磨碎作用。2.組裝機(jī)的三維虛擬設(shè)計(jì)與裝配組裝機(jī)由主井,粉碎棍的表面部分和機(jī)架組成。并且在關(guān)鍵的粉碎棍一方以移動(dòng)副方式與機(jī)架連接，其他與機(jī)架連接的部分以螺釘和碳化鎢鉚釘?shù)冗B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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的，以防止應(yīng)力在交配邊緣集中。組件模型的創(chuàng)建是通過應(yīng)用三維設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行工作的。那個(gè)模型得建立可直接用有限元分析其中設(shè)計(jì)的合理性，以保證滿足各個(gè)方面要求。組裝模型是在組裝模式下，根據(jù)配合等的關(guān)系下進(jìn)行的。最后，干預(yù)之間的部分，檢查和利用軟件測(cè)試其有效性和結(jié)構(gòu)的合理性。圖2和3為虛擬裝配設(shè)計(jì)及三維虛擬模型組裝流程圖。3Fig.2.FlowdiagramofvirtualdesignFig.3.3Ddesignmodelofrtheassembly.3.主井的有限元分析3.1.有限元模型構(gòu)件主軸的負(fù)荷模型見圖4，F(xiàn)ig.4.Loadingandrestrainofthemainshaft.這是通過三維CAD軟件進(jìn)行的。徑向主要部分在于主軸的鍵槽。這些細(xì)節(jié)的功能將使強(qiáng)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(shí)體模型建立的基礎(chǔ)上，選擇主井計(jì)算應(yīng)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35CrMo，其中彈性模量E為206MPa，摩擦系數(shù)f為0.3，密度R是7.9kg/cm3和限制應(yīng)力（不銹鋼）是835MP。（2）壓力的載入4所承受的力量主要來自壓力，根據(jù)工作原理，其終值Fmax正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(zhǎng)度（mm）；b礦塊的寬度（mm）；h礦塊的厚度（mm）；或用長(zhǎng)、寬的平均值表示：d=(L+b)/2平均直徑一般是用來計(jì)算給礦和排礦單個(gè)礦塊的尺寸，以確定破碎比。(2)等值直徑deq礦塊的粒度很小時(shí)可用等值直徑來表示。等值直徑是將細(xì)粒物料顆粒作為球體來計(jì)算的。deq=1.24式中m礦粒品質(zhì)（kg）礦物密度（）V礦粒的體積（m3）(3)粒級(jí)平均直徑d對(duì)于由不同粒度混合組成的礦粒群，通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d1下層篩孔尺寸為d2,通過上層而留在下層的其粒度既不能用d1表示，也不能用d2表示。當(dāng)粒級(jí)的粒度范圍很窄，上下兩篩的篩孔尺寸之比不超過1.414時(shí)，可用粒度平均直徑表示即D=(d1d2)/2否則用d1d2表示粒級(jí)。38026點(diǎn)，24117的構(gòu)件和114079程度的自由（自由度）。3.1.1.計(jì)算結(jié)果應(yīng)力圖是通過圖5所示。最大應(yīng)力是296MPa時(shí)。其理論方程Smax=Ss/n（1）,在smax是最大應(yīng)力限制