液壓圓錐破碎機零部件的設計及模態分析A58

液壓圓錐破碎機是紅星機器研制的一款中細破碎設備，它具有優良的性能優勢和破碎效果，對物料的破碎程度起到關鍵作用。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行設計及模態分析，對液壓圓錐破碎機的結構優化具有重要作用。

一、液壓圓錐破碎機的工作原理

液壓圓錐破碎機利用圓錐面間隙的周期性碾壓進行物料破碎，電機通過帶輪、聯軸器、水平傳動軸將旋轉力矩傳遞給錐齒輪，再通過齒輪將驅動力傳遞給偏心軸套，動錐借助偏心套的驅動作旋擺運動，動錐襯板周期性地靠近又離開定錐固定襯板，使礦巖在破碎腔內不斷遭到擠壓，實現物料破碎。液壓破碎機整機機構如圖1所示。

二、液壓圓錐破碎機零部件設計

1、結構性能參數的確定

為確保液壓圓錐破碎機結構的合理性，提高液壓圓錐破碎機的生產能力，必須確定合理的液壓圓錐破碎機結構性能參數。本文參考相關資料及已有液壓圓錐破碎機擬定以下參數：給料口尺寸為500mm；排料口調整范圍在50~60mm之間；最大給料粒度為425mm；破碎圓錐直徑準1500mm；破碎圓錐擺動次數設置為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，防止粉塵進入偏心套部分。

3、偏心套部設計

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。

三、液壓圓錐破碎機關鍵部件模態分析

1、模態分析

模態分析是用來確定液壓圓錐破碎機結構振動特性的一種技術，通過它可以確定自然頻率、振型和振型參與系數。本文進行的模態分析基于ANSYS Workbench，首先使用Creo2.0建模，將對圓角及棱角進行簡化處理。使用軟件中的自動劃分網格軟件劃分網格，添加約束條件后，進行前4階的模態分析，輸出云圖。

2、主要零部件網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行模態分析。分析結果表明固有頻率與結構的質量和剛度分布有關，分析時采用均勻網格化分，可使結構剛度矩陣的元素不會相差太大，同時減小數值計算誤差。根據軀體和主軸的運動狀態，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；約束完成后進行求解。

液壓圓錐破碎機零部件的結構對生產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指標。通過以上對液壓圓錐破碎機主要零部件的設計及模態分析，為液壓圓錐破碎機的結構優化提供依據，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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