锤式破碎机数字化设计关键技术研究

摘要

锤式破碎机是一种高效的破碎设备，在煤矿综采工作面中广泛使用，但国内外对煤矿专用锤式破碎机的研究较少，新型号新产品开发主要依据经验积累和类比定型产品开展设计。在功率、主轴轴径等关键参数的确定过程中缺乏有效的计算方法和手段，迫切需要借助数字化设计分析技术来解决。同时，如何有效应用已有设计分析知识支持新产品快速设计开发，也是锤式破碎机数字化设计过程中急需解决的技术瓶颈。本文针对上述问题，开展了研究与探索，主要研究内容及成果主要体现在以下几个方面。（1）在分析破碎介质和破碎机功率损耗等内容基础上，利用机械系统动力学仿真软件ADAMS和有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA 对现有三种型号的定型锤式破碎机产品的装机功率进行了仿真分析，探索装机功率与破碎能力及锤头总成特征的关系，建立起装机功率与通过能力和转动惯量的关系式。（2）在对传统主轴结构设计方法和步骤分析的基础上，提出利用数字化设计方法进行主轴的设计步骤和方法，通过确定材料和轴径初估后即可参数化构建主轴三维模型，利用有限元分析，确定主轴强度和刚度；以主轴数字化设计为基础，构建了主轴轴径优化设计的数学模型，借助CAE 分析软件实现主轴的优化设计。（3）运用面向新产品快速设计的数字样机技术，构建锤式破碎机数字样机几何模型，利用ADAMS和ANSYS 软件建立了锤式破碎机联合分析平台，利用柔性体进行数据交换，在ANSYS 中加载ADAMS 仿真结果进行应力分析，对其关键零部件受力状态进行了分析。（4）研究基于数字样机技术的锤式破碎机快速设计方法，通过对数字样机研究现状分析，提出并建立锤式破碎机数字样机构建过程和新产品数字样机形成方法；在新产品设计过程中参数驱动数字样机，实现新产品的快速设计和分析。（5）本文通过对以上关键技术的研究和应用，成功快速设计了新型号的锤式破碎机的锤头组件，充分验证了这些关键技术在锤式破碎机数字化设计开发过程中的实用性和技术可行性，有效提高企业设计开发能力，显著降低了成本，缩短了设计周期。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪 论

第二章 锤式破碎机数字化设计技术基础

第三章 锤式破碎机装机功率仿真分析

第四章 锤式破碎机主轴数字化设计及优化方法研究

第五章 面向锤式破碎机快速设计的数字样机技术研究

第六章 锤式破碎机新产品数字化设计开发

第七章 结论与展望

参考文献

致 谢

攻读学位期间所取得的相关科研成果