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锤片式秸秆粉碎机转子结构动态优化设计分析
发布时间：2013-07-18 07:45 来源：未知
锤片式秸秆粉碎机是目前饲料工业中应用最广泛的一种粉碎机机型，它主要利用高速旋转的锤片对物料产生强烈的冲击和摩擦来达到对物料破碎的目的，具有结构简单、通用性好、适应性强、生产率高的特点。但由于是在高速旋转工况下的机械，这类粉碎机普遍存在振动和噪音较大的问题。目前国内外对锤片式粉碎机的研究主要集中在，诸如转子直径、粉碎室宽度、锤片末端线速度、锤筛间隙、锤片数量、锤片厚度、锤片排列方式以及吸风量等因素对粉碎机工作效率的影响上，其研究目的多在于提高粉碎效率，节能降耗。但对锤片式粉碎机的动态特性及其影响因素的研究则相对较少，关于锤片式粉碎机结构动态优化设计的研究则几乎空白。
本文利用有限元分析软件ＡＮＳＹＳ，对锤片式粉碎机转子一轴承系统进行了动力学分析，得到了系统的固有频率、振型以及不平衡振动响应。基于灵敏度分析原理分析各结构参数对系统动态特性的影响，并根据现代机械优化设计理论对转子结构进行优化设计提供参考。
一、转子一轴承系统有限元模型及动力学分析
1．锤片式粉碎机转子的基本结构
锤片式粉碎机的转子主要由主轴、锤架板、定位套筒、锤片、销轴、锤片隔套，以及其他一些标准件（如键、开口销、圆螺母、止推垫圈等）组成。锤片式粉碎机转子不同于一般机械设备中常见的内部无活动部件的转子，其执行粉碎的主要部件——锤片，是悬挂在均布于转子锤架板的销轴上的，锤片与销轴的联接方式属于铰接，各锤片可绕销轴自由传动。
2．有限元模型
根据转子的实际结构，在不影响计算精度的前提下，建立转子有限元模型过程中进行了以下简化：
（１）将主轴和定位套筒合并为一个几何实体，采用ＢＥＡＭｌ８８梁单元来模拟。对于主轴的变截面结构，可以通过定义不同的梁截面来模拟。
（２）锤架板、挡圈、锤片、销轴、锤片隔套等零件随着主轴一同旋转，将其简化为三维质量单元ＭＡＳＳ２１。
（３）对起弹性支承作用的滚动轴承用ＣＯＭＢＩＮｌ４弹簧单元来模拟。由于ＣＯＭＢＩＮｌ４是一维弹簧单元，所以考虑在主轴的水平和垂直方向分别设置２个ＣＯＭＢＩＮｌ４单元，来分别模拟滚动轴承在这两个方向的弹性。在主轴与联轴节连接处，考虑存在弹性连接，所以在水平和垂直方向上也设置两个弹簧单元，来模拟联轴节对主轴的支承作用。
二、转子结构动态灵敏度分析及优化设计
锤片式粉碎机的结构复杂，设计变量很多，为了有效地进行结构的动态优化设计，必须了解哪些物理参数对结构的动态特性影响较大，即研究结构的动态特性对这些结构参数的敏感程度。在灵敏度分析基础之上，有目的地修改结构，从而达到最佳的优化结果。
三、结论
以ＡＮＳＹＳ软件为平台，建立了锤片式粉碎机转子有限元分析模型，对转子进行了动力学分析，得到了转子固有频率、模态振型、不平衡响应等重要动态性能参数。在此基�。�，对转子结构进行灵敏度分析并完成了结构的动态优化设计。经过优化，锤片式粉碎机转子的动态性能得到了明显提高，为锤片式粉碎机的改进提供了行之有效的解决办法，并为相似类型的旋转机械的动态优化设计提供有益的参考。
