反击式破碎机破碎腔关键部件结构计算及优化分析

摘要

本文论述了反击式破碎机破碎物料的机理，采用了接触碰撞有限元算法来求解冲击碰撞瞬态响应问题。同时根据实际反击式破碎机破碎腔的基本组成，建立了破碎腔接触碰撞系统的动力学有限元分析模型，计算分析了反击式破碎机在破碎物料的过程中，各部件之间的受力变化、各部件上的瞬态响应情况，同时研究分析了影响物料破碎效果、各部件上瞬态响应的因素，另外对反击式破碎机破碎腔的整体反击板的基本形状进行优化分析。 在建立破碎腔接触碰撞系统的动力学有限元分析模型时，主要以转子一板锤一物料一反击板为研究对象。由于实际破碎生产中物料大小形状各异，破碎过程的复杂性，文章对物料模型进行了简化，把破碎过程简化为破碎单个单一直径的球状物料的过程，同时对转子、板锤、反击板的一些次要结构进行了简化处理，建立了破碎腔破碎系统的动力学有限元计算分析模型。利用ANSYS/LS-DYNA 3D来求解结构发生接触碰撞时的瞬态响应问题。 根据建立的破碎腔接触碰撞系统的动力学有限元模型，计算分析了物料破碎过程中各接触部件之间接触受力变化过程和各部件上瞬间刚度和强度变化，同时考虑了影响破碎效果、部件刚强度的因素如：转速、转动惯量、各级反击板的角度。考虑到反击式破碎机在实际生产中振动很大，为防止转子发生共振，尽可能的避开共振区，对转子做了模态分析。另外由于反击板的形状直接影响物料的二次破碎效果，文章通过对物料在破碎腔中运行轨迹的研究，进而对反击板形状进行优化分析。本文采用的计算方法、基于计算结果分析得到的一些结论有助于为破碎腔中关键部件结构的设计和改进提供理论参考。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1概述

1.2反击式破碎机的基本结构及其工作原理

1.2.1反击式破碎机的基本结构

1.2.2反击式破碎机破碎物料的原理

1.3国内外反击式破碎机的研究现状和发展趋势

1.3.1国内反击式破碎机的研究现状和发展趋势

1.3.2国外反击式破碎机的研究现状和发展趋势

1.4本文的研究背景和应用前景

1.5本文的主要工作

2物料破碎的基本理论和接触碰撞问题的基本算法

2.1物料的破碎机理

2.1.1物料在破碎过程中的破碎机理和受力形式

2.1.2冲击过程中的局部破碎和整体破碎

2.2破碎的基本假说

2.2.1表面积假说

2.2.2体积假说

2.2.3裂隙假说

2.2.4查尔斯(R.I.Charles)公式

2.3接触碰撞问题的基本理论和基本算法

2.3.1概述

2.3.2接触碰撞问题的基本算法

2.3.3接触碰撞算法的有限元实现

2.4本章小结

3反击式破碎机破碎力的计算和分析

3.1碰撞模型的建立和破碎能力的确定

3.1.1冲击碰撞模型的建立

3.1.2反击式破碎机破碎能力的分析

3.2计算模型的建立和接触碰撞力的计算

3.2.1单元类型和材料属性

3.2.2网格划分

3.2.3定义界面接触

3.2.4约束和加载

3.2.5计算文件(K文件)的生成和修改

3.2.6接触碰撞力的计算分析

3.3破碎效果的影响因素

3.3.1转子旋转速度对破碎效果的影响

3.3.2转子转动惯量对破碎效果的影响

3.3.3各级反击板角度不同对破碎效果的影响

3.3本章小结

4反击式破碎机破碎腔关键部件刚强度分析

4.1高速旋转圆盘的刚强度分析

4.1.1转盘的强度分析理论

4.1.2等厚度转盘的应力计算

4.2关键部件刚强度的计算分析

4.3刚强度的影响因素

4.4本章小结

5转子的模态分析

5.1转子模态分析的意义和基本理论

5.2转子的模态分析

5.3本章小结

6反击板形状的优化分析

6.1概述

6.2简化模型的建立和分析参数的确定

6.3反击板形状的优化分析

6.3.1抛射角(碰撞角)不同对石块轨迹曲线的影响

6.3.2待破物料的粒径对石块轨迹曲线的影响

6.3.3碰撞位置不同对石块轨迹曲线的影响

6.3.4转子转速对石块轨迹曲线的影响

6.3.5优化分析后的反击板形状

6.4本章小结

7全文工作总结

7.1概述

7.2本文完成的主要工作及结论

7.3未来工作展望

致 谢

参考文献