盘辊破碎机辊子心轴的抗疲劳设计研究.pdf

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1、Test＆Research试验研究盘辊破碎机辊子心轴的抗疲劳设计研究康新亚1，王亚安2，尹跃峰1(1．机械工业第六设计研究院有限公司，河南郑州4500072．兰州兰石能源装备工程研究院有限公司／甘肃省高端铸锻件工程技术研究中心，甘肃兰州730314)摘要：鉴于盘辊破碎机运行环境复杂、工作条件恶劣、疲劳破坏尤为明显的特点，针对盘辊破碎机的关键部件辊子心轴进行研究，对其划分有限元网格并进行静应力分析，得出其等效应力图解、合位移图解以及安全系数图解。在此基础之上，运用SolidWorksSimulation有限元软件的疲劳分

2、析模块，进行辊子心轴的疲劳分析，得出辊子心轴的损坏百分比图解和生命总数图解，从而可知辊子心轴符合设计要求，在一定程度上为该破碎机及同类型破碎机的研发提供了理论依据。关键词：抗疲劳；盘辊破碎机；应力分析；疲劳分析中图分类号：TGl15；文献标识码：A；文章编号：1006—9658(2017)02—0029—03D01：10．3969／j．issn．1006—9658．2017．02．010引言随着科学技术的飞速发展，现代工业设备承受的交变应力越来越高，疲劳破坏问题日益突出，给航空、交通运输、动力机械、工程机械等工业造成了

3、严重威胁。在现代工业各个领域中，大约有50％～90％以卜的结构强度破坏都是由于疲劳破坏造成的，如轴、曲轴、连杆、齿轮、弹簧、螺栓和焊接结构等，很多机械零部件的结构件的主要破坏方式都是疲劳【l’2】。尽管近十几年我国的机械制造业发展迅猛，机械产品的出口大幅增长，品质也越来越好，但是客观地说，机械产品的设计水平及其信息化程度仍然有待提高，特别是产品的抗疲劳设计水平较低，直接影响了企业的产品开发能力以及产品品质。因此，机械零件的抗疲劳设计和制造已成为现代jJ：业生产中的重要课题之一。破碎机广泛运用于矿山、冶炼、建材、公路、铁

4、路、水利和化学工业等众多行业，其运行环境复杂，1：作条件恶劣。鄂式破碎机、圆锥破碎机、齿辊式破碎机和冲击式破碎机等物料破碎设备是许多行业如冶金、矿山、建材、化T、陶瓷、筑路等不可缺少的重要设备。近年来，为了满足生产上的需求，破碎机的发展方向是大功率、大破碎比，甚至是自动化程度高的大型移动式破碎机组，这就对破碎装置提出了新的要求。lPG406型盘辊破碎机简介PG406型盘辊破碎机是一种新型的以碾压为主兼有挤压机理的大型单元破碎机，适用于莫氏硬度6度以下的物料，可将40mm的矿石等物料一次破碎至6mm以下，破碎比大，生产率

5、250～400t／h，在多种生产场合可以替代传统的鄂式、圆锥、齿辊式和冲击式破碎机，主要由分料器、下料器、减速器、辊子、碾压盘等部分组成。目前该设备已经调试投入使用，但存在噪音大、振动大的情况，直接影响工人的一r：作环境和设备的使用寿命。其中，辊子心轴作为该盘辊破碎机关键的受力和‘1j作部件，对整机的使用性能、工艺性能及整机成本有重要影响。本文通过SolidWorksSimulation有限元分析软件对关键部件辊子心轴进行详细的静力学分析及疲劳寿命分析，旨在为PG406型盘辊破碎机辊子心轴的校核及疲劳寿命分析提供有力的

6、理论依据，从而为后续设计节约材料、降低制造成本。收稿H期：2016—09一13繁堡塑簧：警型

7、5篡，．、。。。。。。。．。⋯。⋯。。。2盘辊破碎机的辊子心轴结构简图及工况分析作者简介：康新亚(1962一)．男，高级I：程帅，从事l：业炉及余热利一一”⋯“。”一⋯”。。。1⋯’“”⋯一一一⋯。“”。用等非标设备的设计及研发I：作．图1所示为盘辊破碎机的辊子的结构，辊子心中国铸造装备与技术2／2017CFMT29试验研究Test＆Research轴所选用的材料为45钢，辊子心轴安装轴承的部位的直径为≯220mm。盘辊破碎机

8、的四个辊子与碾压盘耐磨板之间的间隙为6mm，T作时四个从动辊子与主轴驱动的碾压盘上的耐磨板之间靠挤压将物料粉碎，最大压力达到2400kN，南于在使用过程中，受力状况极为恶劣，会出现不同+【况，所以要求在工作时具有足够的安全系数。在满足强度的前提下，获得最优结构尺寸和质量，以满足经济性的设计要求。图1PG406型盘辊破碎机的辊子结构3辊子心轴3D模型的建立SolidWorksSimulation对来自SolidWorks的零件和装配体的几何模型进行分析，该几何模型必须能用正确的、适度小的有限单元进行网格划分，通常情况下，

9、需要修改CAD几何模型以满足网格划分的要求【3】。由于本模型为对称实体且结构相对简单，故在进行SolidWorksSimulation有限元分析时可直接对其进行网格划分和计算。4Simulation静力学分析计算SolidWorksSimulation是一款基于有限元(即FEA数值)技术的设计分析软件，通过给模型分配材料属性，定义