基于ansysls-dyna的废金属破碎机破碎过程仿真分析

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1、基于ANSYS/LS-DYNA的废金属破碎机破碎过程仿真分析江腾叶文华李佳璇南京航空航天大学机电学院摘要：根据废金属破碎机实际工作情况，对其破碎过程进行了理论分析。基于动力学分析软件ANSYS/LS-DYNA对废金属破碎机破碎过程进行仿真分析，对破碎效果进行了观察分析，得到了锤头、锤轴、主轴的应力分布情况及危险点应力时间曲线，同时进行了应力分析，为破碎机的设计改进提供了理论依据。关键词：LS-DYNA;破碎机;破碎过程;仿真;作者简介：江腾(1991-)，男，安徽枫阳人，硕士研究生，研究方向：现代集成制造。收稿日期:2016-02-16基金：江苏省科技支撑计划(BE201

2、2753)SimulationAnalysisofScrapMetalCrusher"sCrushingPerformanceBasedonANSYS/LS-DYNAJIANGTengYEWenhuaLIJiaxuonCollegeofMechanicalandElectricalEngineering,NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics;Abstract：Theoreticalanalysisofcrushingprocessisconductedaccrodingtotheactualworkingconditi

3、onsofthescrapmetalcrusher.ThispaperusestheANSYS/LS-DYNAtoanalysethecrushingproces,observesthecrushingeffect,obtainsthestressdistributionofhammer,pinandspindleandthestress-timecurvesofdangerouspointsanddocsthestreeanalysis.Thetheoreticalbasisisprovidedforcrhsher，sdesignandimprovement.Keywo

4、rd：LS-DYNA;crusher;crushingprocess;simulation;Received：2016-02-160引言废金属破碎机是废金属加工行业中的核心装备，其强度及破碎性能肓接决定了废金属破碎机的使用安全、生产效率和工作寿命。当前国内的破碎机设计过程中相关参数的选择主要依赖于行业经验和理论计算，由于废金属破碎机体积大、功率大、工作环境恶劣，缺乏有效手段对破碎机破碎的效果进行预估，破碎过程中各部件载荷难以测量。刘剑雄、夏媛11空等人对废金属破碎机破碎过程进行了一系列的仿真和试验分析，为建立金属薄板冲击破碎问题的动力学仿真模型提供了依据，并基于建立的仿真

5、模型对破碎机理进行了进一步的研究，但其研究过程都是以破碎金属为研究对象，缺少对破碎机主要部件的研究。本文基于LS-DYNA动力学分析软件对破碎机的破碎过程进行了仿真分析，了解破碎机的破碎效果，获得了破碎过程中主轴、锤轴、锤头的受力情况及应力分布,从而指导破碎机的改进。1破碎过程分析废金属在进入破碎机前首先进入压馄进料机，经过压馄机预压后，以接近轻薄钢板的形式不断进入破碎机破碎腔内进行破碎（图1）。废钢板在破碎机腔体内的固定方式、锤头与锤轴的连接方式、锤头的质量及冲击速度等多方面因素都会对废钢板的破碎效果造成影响。破碎过程中，由于进入腔体的废料左端被上下预压馄紧紧夹持，其支

6、撑面处的转角和位移均为零，因此进入破碎机腔体的废钢板可以简化为一个左侧刚性固定、右侧自由并受破碎锤冲击的悬臂梁。钢板在破碎机锤头高速冲击下被击穿并撕裂，在破碎锤与废钢板接触的瞬间，破碎锤与钢板的运动方向彼此正交，且锤头运动方向与水平面保持垂直［3］。锤头以较接方式固定在锤轴上，当锤头与废钢板发生碰撞时，锤头能够绕锤轴发生转动，避免其发生损坏。整个破碎过程类似于白由落锤，利用高速运动的锤头动能冲击钢板将其击穿撕裂。随着废料材料、厚度、冲击韧性的变化，破碎过程中锤头消耗的能量也不同，破碎机主机的输出功率也发生变化，实际情况非常复杂。但可以归纳为两种情况。设单个锤头的动能为：式

7、中:ni为锤头质量，v为锤头在接触废钢板时的瞬时线速度。假设锤头能够击穿废钢板的临界速度为％,贝U：1)v>v„破碎锤在击穿钢板后，仍具有一定动能，继续向下运动。2)vWg锤头击穿钢板后的瞬吋速度为零，或者无法击穿钢板，发生冋弹。当v>*吋，破碎锤头在击穿废钢板之后，废钢板发生撕裂，此吋锤头仍然保持一定动能，但速度明显下降，破碎机主轴系统的转速会有轻微下降，在下一次冲击发生前，电机需要对破碎机锤头、主轴、主轴圆盘及时补充能量，才能完成下一次破碎过程。当vW*时，锤头所具备的能量不足以完成对钢板的击穿撕裂，因此需要通过破碎机电机