液壓圓錐破碎機(jī)是利用液壓調(diào)整物料受破碎后的排料口，并利用液壓實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)。本文主要以破碎機(jī)主軸為研究對象，對其進(jìn)行結(jié)構(gòu)靜力學(xué)分析與模態(tài)分析，為圓錐破碎機(jī)的進(jìn)一步改進(jìn)和優(yōu)化提供參考。

主軸的靜力分析

（1）添加模型材料屬性

進(jìn)行結(jié)構(gòu)靜力學(xué)分析主要分為以下步驟：導(dǎo)入幾何模型、添加材料屬性、添加模型材料屬性、網(wǎng)格劃分、計(jì)算施加載荷和約束。主軸添加材料為34CrMo4，主軸材料的力學(xué)性能參數(shù)：

彈性模量E/Pa2.1×1011；泊松比0.28；抗剪模量/Pa7.9×1010；質(zhì)量密度/kg·m-37800；張力強(qiáng)度/Pa7×108；屈服強(qiáng)度/Pa6×108；熱擴(kuò)張系數(shù)/k-11.1×10-5；熱導(dǎo)率/W·（m·K）-114。

（2）劃分網(wǎng)格

把實(shí)體模型導(dǎo)入后，倒角和圓角等特征已經(jīng)簡化后，劃分網(wǎng)格，修改網(wǎng)格參數(shù)中的ElementSize設(shè)置為5mm，RelevanceCenter中選擇Fine選項(xiàng)，其余采用默認(rèn)設(shè)置。圓錐破碎機(jī)的主軸劃分成54987個(gè)節(jié)點(diǎn)和31593個(gè)單元。

（3）添加主軸的約束及載荷的施加受力時(shí)，主軸的兩端固定即為頂部和底部，受到力的部位為它與其相互接觸的區(qū)域，此破碎機(jī)是圓錐破碎機(jī)，所以破碎力是根據(jù)液壓缸給出的壓力所計(jì)算出作用在動(dòng)錐上的破碎力，最大破碎力為233MPa。

（4）結(jié)果后處理

主軸受力后分析所得出主軸的最大應(yīng)變?yōu)?.3356mm/m，最小變形量為0.021458mm/m，可以得出最大變形發(fā)生在主軸與破碎機(jī)其他部位受力的區(qū)域。

進(jìn)一步分析得出主軸受到的最大應(yīng)力為1.7505×109Pa，最小應(yīng)力為3.4478×106Pa，出現(xiàn)最大應(yīng)力區(qū)域?yàn)橹鬏S與破碎機(jī)軀體接觸的部分。

最后總結(jié)得出，主軸的最大變形量為5.7807mm，最小變形量為0。主軸變形的趨勢是向軸線凹陷，之所以出現(xiàn)這種現(xiàn)象是主軸頂端連著十字滑塊，底端連著單向軸承，即兩端固定。可知主軸性能滿足破碎機(jī)所需的強(qiáng)度和剛度要求。

主軸的模態(tài)分析及結(jié)果

分析主軸的前6階固有頻率及最大變形量可以得出：主軸的其中第1階和第2階固有頻率、第3階和第4階固有頻率、第5階和第6階固有頻率之間的數(shù)值接近；主軸的固有頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其工作所需要的頻率，所以其在工作的過程中就不會(huì)發(fā)生共振現(xiàn)象。主軸的振型主要是呈現(xiàn)出波浪形狀的彎曲振型，并且振型的危險(xiǎn)點(diǎn)大部分集中在主軸的中間部位。

通過分析模型，對主軸進(jìn)行了結(jié)構(gòu)靜力學(xué)分析與模態(tài)分析，驗(yàn)證主軸在選材與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上能滿足破碎機(jī)的設(shè)計(jì)要求，為破碎機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)提供參考。首先，主軸選擇34CrMo4材料，符合破碎機(jī)機(jī)械的性能要求；其次，通過分析模型，對主軸進(jìn)行結(jié)構(gòu)靜力學(xué)分析與模態(tài)分析得出主軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)滿足破碎機(jī)的使用性能要求。

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