1、動(dòng)錐有限元分析模型
HP700圓錐破碎機(jī)的工作原理如圖1所示，其工作機(jī)構(gòu)由破碎錐和固定錐組成。動(dòng)錐支承在固定主軸上端的球面軸承上。偏心軸套的外圓周沿其軸向傾斜角度為2°30′，這便使與其配合的動(dòng)錐產(chǎn)生傾斜，動(dòng)錐軸線與機(jī)器中心線成2°30′夾角。當(dāng)電機(jī)經(jīng)傳動(dòng)軸、錐齒輪傳至偏心軸套時(shí)，偏心軸套便帶動(dòng)動(dòng)錐產(chǎn)生空間旋擺運(yùn)動(dòng)，從而使動(dòng)錐周期性地靠近或遠(yuǎn)離固定錐，使物料受到壓碎力和沖擊力作用而破碎并下滑，最后經(jīng)排料口排出。
圖2為動(dòng)錐結(jié)構(gòu)圖。當(dāng)破碎機(jī)處于破碎狀態(tài)時(shí)，其下襯套孔壓向偏心套厚邊，因此偏心軸套限制了動(dòng)錐與厚邊接觸處的徑向位移，而軸向并無約束。因此，可在動(dòng)錐下襯套孔內(nèi)與偏心套厚邊接觸處加半圓周的徑向約束；又因?yàn)閯?dòng)錐是由偏心軸套帶動(dòng)而做旋擺運(yùn)動(dòng)，因此，在動(dòng)錐下襯孔處可加Y軸的轉(zhuǎn)動(dòng)約束，限制動(dòng)錐的轉(zhuǎn)動(dòng)。動(dòng)錐的上部是支撐于固定主軸上端的球面軸承中，因此，限制了其軸向的位移，可在動(dòng)錐的上部加上軸向約束，其總體約束情況如圖3所示。在計(jì)算過程中，將動(dòng)錐劃分為3 720個(gè)單元，4 224個(gè)節(jié)點(diǎn)，其單元?jiǎng)澐秩鐖D3所示。
2、外載荷的簡化及計(jì)算
HP700圓錐破碎機(jī)為液壓式圓錐破碎機(jī)，周邊的液壓缸完全取代了普通圓錐破碎機(jī)的彈簧，因此，在破碎過程中，破碎力是由液壓缸產(chǎn)生的，這里采用液壓缸的壓力來計(jì)算動(dòng)錐上的破碎力。在實(shí)際的破碎作業(yè)中，破碎錐與礦物層的作用力不是集中力而是面力，在理論分析中，為了簡化問題，將其作為集中力近似處理，一般認(rèn)為破碎力作用在平行碎礦區(qū)的中部。破碎力的計(jì)算如圖4所示。
假定正常破碎力作用在平行碎礦區(qū)的中部，并取整個(gè)固定錐為分離體，則固定錐上諸外力對(duì)A點(diǎn)力矩平衡方程式為：
3、有限元計(jì)算結(jié)果分析
本文應(yīng)用了ANSYS軟件及S7K軟件系統(tǒng)分析計(jì)算及后處理，輸出動(dòng)錐的應(yīng)力及變形圖，圖5為動(dòng)錐變形放大圖，圖6為動(dòng)錐應(yīng)力分布圖。
4、結(jié) 論
(1)動(dòng)錐的最大變形發(fā)生破碎力作用位置處，其最大變形為0.224E - 06，遠(yuǎn)小于其剛度許用值；
(2)動(dòng)錐的最大應(yīng)力發(fā)生在破碎力作用位置處，其最大應(yīng)力值為79.478 Mpa，小于其許用應(yīng)力
