液壓圓錐破碎機是紅星機器研制的一款中細(xì)破碎設(shè)備，它具有優(yōu)良的性能優(yōu)勢和破碎效果，對物料的破碎程度起到關(guān)鍵作用。本文以液壓圓錐破碎機為例，對液壓圓錐破碎機的主要零部件進(jìn)行設(shè)計及模態(tài)分析，對液壓圓錐破碎機的結(jié)構(gòu)優(yōu)化具有重要作用。
液壓圓錐破碎機利用圓錐面間隙的周期性碾壓進(jìn)行物料破碎，電機通過帶輪、聯(lián)軸器、水平傳動軸將旋轉(zhuǎn)力矩傳遞給錐齒輪，再通過齒輪將驅(qū)動力傳遞給偏心軸套，動錐借助偏心套的驅(qū)動作旋擺運動，動錐襯板周期性地靠近又離開定錐固定襯板，使礦巖在破碎腔內(nèi)不斷遭到擠壓，實現(xiàn)物料破碎。液壓破碎機整機機構(gòu)如圖1所示。
1、結(jié)構(gòu)性能參數(shù)的確定
為確保液壓圓錐破碎機結(jié)構(gòu)的合理性，提高液壓圓錐破碎機的生產(chǎn)能力，必須確定合理的液壓圓錐破碎機結(jié)構(gòu)性能參數(shù)。本文參考相關(guān)資料及已有液壓圓錐破碎機擬定以下參數(shù)：給料口尺寸為500mm；排料口調(diào)整范圍在50~60mm之間；最大給料粒度為425mm；破碎圓錐直徑準(zhǔn)1500mm；破碎圓錐擺動次數(shù)設(shè)置為240次/min；破碎圓錐底部行程為25mm；電機功率250kW偏心度0°29′26″。
2、破碎圓錐部設(shè)計
液壓圓錐破碎機的圓錐部裝配示意圖如圖2所示。破碎圓錐部由主軸、軀體和襯板等組成。主軸上有2段錐形的設(shè)計，軀體是圓錐形的鑄件，鑄件外套上襯板，襯板上方用緊鎖螺母與主軸上的螺紋配合。主軸下段被液壓缸直接頂住，所以主軸下方通過螺絲固定上一個碗狀摩擦片，保證不直接摩擦主軸。為了方便主軸的安裝或者更換襯板，主軸上擰入一個帶圓環(huán)的螺栓，方便吊裝。動錐軀體底部有一圈凹槽，其四周有一周膠皮圈，防止粉塵進(jìn)入偏心套部分。
3、偏心套部設(shè)計
液壓圓錐破碎機的偏心套部裝配示意圖如圖3所示。偏心套能夠有效實現(xiàn)動錐的旋擺運動，但動錐旋擺時力量極其不平衡，所以要在偏心套上增加平衡環(huán)來平衡掉部分離心力。偏心套部有2個鍵分別與錐齒輪和動錐周向固定。
1、模態(tài)分析
模態(tài)分析是用來確定液壓圓錐破碎機結(jié)構(gòu)振動特性的一種技術(shù)，通過它可以確定自然頻率、振型和振型參與系數(shù)。本文進(jìn)行的模態(tài)分析基于ANSYS Workbench，首先使用Creo2.0建模，將對圓角及棱角進(jìn)行簡化處理。使用軟件中的自動劃分網(wǎng)格軟件劃分網(wǎng)格，添加約束條件后，進(jìn)行前4階的模態(tài)分析，輸出云圖。
2、主要零部件網(wǎng)格化分和施加約束求解
動錐是液壓圓錐破碎機的主要零部件，本文對動錐部的主軸和軀體簡化后進(jìn)行模態(tài)分析。分析結(jié)果表明固有頻率與結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和剛度分布有關(guān)，分析時采用均勻網(wǎng)格化分，可使結(jié)構(gòu)剛度矩陣的元素不會相差太大，同時減小數(shù)值計算誤差。根據(jù)軀體和主軸的運動狀態(tài)，對主軸上下2個端面施加全位移約束，共計2個面；軀體與主軸接觸的表面施加全位移約束，共計16個面；約束完成后進(jìn)行求解。
液壓圓錐破碎機零部件的結(jié)構(gòu)對生產(chǎn)效率的提高具有重要影響，因此，要確定合理的零部件的參數(shù)指標(biāo)。通過以上對液壓圓錐破碎機主要零部件的設(shè)計及模態(tài)分析，為液壓圓錐破碎機的結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供依據(jù)，對提高液壓圓錐破碎機的破碎性能具有重要意義。
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