动力学仿真分析轮式破碎机锤轴建立动态模型、添加约束和载荷后,进行模型检验,确认无误后对其进行动力学仿真分析。设置煤的密度为1.8kg/cm3,碰撞原煤的尺寸为1000×450×800mm.碰撞过程的仿真为锤轴与块煤碰撞过程的碰撞力曲线。
锤轴与原煤碰撞过程的碰撞力曲线由仿真结果可知:碰撞最大接触力为F=4.3×106N,锤轴破煤时每次参与破煤的锤头数量为4个,面积为S=4×9057.5mm2=36230mm2。由此,可计算碰撞强度P为:P=F/S=4.3×106N/36230mm2=118MPa>100MPa(煤单向抗压强度为100MPa)因此,轮式破碎机锤轴可有效破煤。
有限元仿真研究几何建模根据主要分析部件及ANSYS分析的条件,对模型进行必要的简化修改,修改后的模型如。为了计算方便,部件材质全部选为钢铁,主要参数为:密度:7.8×10-6kg/mm3;弹性模量:2.07×105MPa;泊松比:0.3.
简化后的有限元模型2.2网格划分根据计算机的配置,网格单元的大小设置为30mm,锤式破碎机的简化结构特征仍然比较复杂,所以选择的单元类型为四面体线性单元。采用Auto-maticMethod方法自动划分网格,锤头局部进行了网格细化Refinement.
施加约束和载荷为了便于对锤头的有限元仿真,设置锤体主轴固定,只在锤头上施加碰撞力压强。
1)连接条件。简化后的有限元模型锤体主轴和锤体是通过4个键连接并传递运动和力矩,因此键的2个侧面为承载面,分别与轴上的键槽和锤体上的键槽为“面与面接触”连接。锤体主轴为固定约束。
2)载荷类型。根据作用力与反作用力原理,在锤头上施加118MPa的碰撞力压强。有限元仿真根据建立的模型、约束和边界条件,有限元仿真所得锤头结构应力云和应变云分别示。
结论1)通过ADAMS动力学仿真,对碰撞过程进行了分析,能够较真实地反映轮式的实际运动情况,并计算出了水平方向和垂直方向的碰撞力,经过计算验证了破碎机工作的可靠性。2)采用ANSYS有限元分析计算,能够较真实地反映轮式破碎机锤头的实际受力状态,明确应力、应变分布区域,且所得结果与实际较吻合。3)有限元仿真分析结果表明,PLM1800轮式破碎机锤头零件的最大应力为177MPa,最大应变为0.2mm.由此可见,锤头的安全系数较大,满足安全要求。同时通过仿真结果对锤轴的结构优化设计提供了参考。