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锤式破碎机动态仿真和轴径计算
发布时间：2013-09-13 08:00 来源：未知
锤式破碎机是一种常用的矿石破碎机械，它被广泛用于煤炭和水泥厂的原料加工，当矿石进入破碎机后，将受到高速回转锤头的冲击而破碎，从功能上分锤式破碎机有三大部分组成，由入料口、出料口及破碎腔体构成的机架体，电机和减速器等构成的动力部，锤头与锤体、轴以及轴承等构成破碎机的执行部分．在破碎机的执行部分中的轴是关键部件之一，轴径的确定对破碎机的设计和性能都有较大影响，轴径偏小会直接影响影响破碎机的使用寿命，而过大不但造成浪费，而且增加整个破碎机的设计难度，甚至轴承选择困难。
由于破碎物料是个极其复杂的过程且锤式破碎机的工作负载是不连续的，因此轴径的计算显得很困难，目前轴径的选择也多采用经验设计，即通过调查服役设备运行状况，反过来修改设计，�；岵艽蟮奈蟛�。
本文利用数字化分析技术建立锤式破碎机模型并对其进行动态仿真，建立轴径设计方法，用于指导锤式破碎机的设计生产。
1、建立锤式破碎机的几何模型
利用PROE三维设计软件建立破碎机的几何模型，为了简化分析流程，本文只对锤式破碎机的关键部件进行建模，主要包括：主轴、锤体、锤头．本文针对PCM400型破碎机进行了建模分析，装机功率为400KW．通过能力为3500t/h。
零件模型建立以后利用装配工具，按照实际中各零件的装配关系对整机进行装配，生成整个执行机构。
图1所示为装配完成的PCM400型锤式破碎机执行部分几何模型。
2、建立锤式破碎机动力学仿真模型
在PROE中对模型建立的几何模型施加约束和驱动，建立锤式破碎机的动力学仿真模型，具体设置如下：
1)在锤体和锤头部分创建固定约束；
2)在键和主轴间创建固定约束；
3)在键和锤体间创建固定约束；
4)在锤头和壳体间创建固定约束；
5)在主轴一端中心处创建旋转副；
6)创建驱动电机；
7)创建被破碎物，并在之间创建碰撞副．
图2为建立完成的锤式破碎机动力学仿真模型．
对锤式破碎机建立模型、施加约束以后，就可以对其进行动力学仿真分析，其目的是通过仿真得出碰撞过程关键零部件的受力状况，从而为轴径的设计计算提供相应数据。
在仿真中对锤头建立相应测量，得到工作过程中锤头受力变化曲线。
3、轴径设计计算
进行轴的强度校核计算时，应根据轴的具体受载及应力情况，采取相应的计算方法．对于仅仅（或主要）承受扭矩的轴（传动轴），应按扭转强度条件计算；对于只承受弯矩的轴（心轴），应按弯曲强度条件计算；对于既承受弯矩又承受扭矩的轴（转轴），应按弯扭合成强度条件进行计算，需要时还应按疲劳强度条件进行精确校核。
轴的结构见图3所示，破碎机在工作过程会受到很大的冲击载荷，根据现场工业调查和锤式破碎机结构特点．结合综合受力分析可确定B面危险截面.B截面在破碎机在工作过程中既承受扭矩又承受冲击载荷产生的弯矩。由轴的受力特性确定轴径计算方法应按弯扭组合强度公式，轴的受力简图如图4所示，FH为锤头水平方向受力，为水平方向受力，FH、Fv通过ADAMS仿真得到；和RBH\ RBV分别为支撑点的水平支反力和垂直支反力，在仿真得到力F之后，可由力F来确定支反力R数值。
4、结束语
锤式破碎机在工程实际中具有广泛的应用，但是破碎机理、破碎力的求解等问题十分复杂，因此在设计中关键零部件的尺寸选取多采用经验公式，本文利用数字化样机技术，通过仿真求得破碎过程锤头受力状况，进而计算出轴径，为破碎机的设计提供思路和依据。
