固定式破碎机主要应用于各类矿山和采石场破碎机的入料口或格筛处,进行大块物料的二次破碎,也可用于冶炼厂对钢包和冶金炉进行打壳拆包等处理。
本文采用三维软件SolidWorks对某型号固定式破碎机进行三维建模,并利用无缝插件Motion和Simulation对工作装置整体进行了运动学、动力学、静力学和模态的分析。 整个分析过程是相互关联的,并得到了与实际相符的计算结果。 为提高设计水平,解决同类产品一些共性问题提供了具有参考价值的分析方法。 由于Motion和SolidWorks的无缝结合,不用耗费更多的时间可以获得运动模拟结果,同时由于执行运动模拟所需的所有内容都已在CAD装配体模型中定义好了,只需将它们传输到运动模拟程序即可。 Motion还可用于检查干涉,冗余约束检查和消除。 通过仿真得出各零部件的运动情况,包括位移、速度、加速度和作用力及反作用力等,并以动画、图形和表格等多种形式输出结果,以满足用户对运动仿真分析的诸多需求。 Simulation是一套强大的有限元分析软件。 能对用SolidWorks设计的实体模型进行静态、热力、振动频率、疲劳、流体和扭曲等多项工程分析,也可以进行优化设计和非线性分析,是目前流行的CAE软件。
为了获得工作范围的包络图、各构件的运动学和动力学特性,只需给出其在X-Y 面的仿真结果(马达旋转不作考虑),将各部件重力加入后,通过函数表达式即可实现对整个工作过程的仿真。 通过motion动力学仿真,可以适时地分析各工况的受力情况,确定各部件出现危险工况的位置。 本文在此基础上利用Simulation软件进行了工作装置整体静力学与模态的分析。 二、仿真分析1.运动学仿真分析当工作装置以一定的形式运动时,其速度、加速度与各油缸伸缩的速度和加速度有着严格的依赖关系,在进行运动控制时,将实现给定的打击部件位置和速度信息变换为各油缸伸长的控制指令,从而驱动打击部件实现期望的运动。 因此当工作装置的结构尺寸及油缸铰点已经确定时,工作范围主要取决于各油缸选型尺寸。 运行仿真打击部件的运动轨迹如图2,该图也表示出了整个装置的运动极限包络图。
在结果中可以得出各点的速度、位移和加速度等运动学相关特性参数曲线,并可以输出到Excel中处理,图3为锤尖在XY平面的位移曲线。 对于工作装置中各部件的受力(例如液压缸的推力的计算),目前多采用轨迹图法或根据几何约束关系建立力学方程组进行求解,计算起来不仅要耗费大量人力物力,而且结果比较粗糙。
运行仿真后,以油缸为例,从图4中可以直观地看出工作装置在动作过程中,对应的每一时刻各油缸的受力状况和极值出现的位置,从而为液压系统和控制系统设计,以及极限工况下相关构件的强度校核和改进设计提供了参考依据。 除液压缸的受力外,还可以根据动力学仿真结果,得到各关键点的受力特性,为后面各部件转入Simulation中做有限元分析提供依据。 3.静力学分析对于不同工况,根据工作装置承受载荷的不同,有限元分析结果也存在差异。
本文以打击半径工况为例,利用Simulation对工作装置进行装配体静力学分析。
通过软件的仿真运算后可以得出整个工作装置的应力、应变、位移和安全系数图解,如图5。 从图中可以方便地得出该状况下应力为42.8MPa,位移为5.4mm以及最小安全系数为5.8。
本工作装置主要采用不同厚度的16Mn钢板焊接而成,材料弹性模量为2.06x106MPa,泊松比0.3,屈服极限为345Mpa;应力均小于材料许用应力,满足强度条件,符合设计要求。 振动可以表达为各阶固有振型的线性组合,其中低阶自振频率所引起的共振往往引起结构较大的应变和应力集中,高阶的影响则很小,因此我们选取前4阶模态来分析,图6为上述工况下的前4阶振型图。
从图中可知1阶固有频率为5.76Hz,2阶固有频率为9.48Hz,3阶固有频率为32.4Hz。 由于此工况下破碎机马达转速为6~60r/min,其频率为0.1~1Hz;破碎站电机的转速一般为1460~1470r/min,频率为24.4Hz左右,可以得出前4阶固有频率与马达和电机频率没有产生耦合,不会发生共振破坏。 三、结论本文利用SolidWorks 2010软件中嵌入的插件Simulation和Motion对某型号型固定式破碎机进行了三维建模、运动仿真和有限元技术的分析,整个过程是相关联的。
分析过程中所做的修改都会自动映射到仿真模型和工程图中,大大节省了分析时间。
并在理论分析和实际相结合的基础上对仿真的结果做出正确评估,得到的相关数据对设计工作具有重要的指导意义。 通过在产品开发过程中使用SolidWorks相关软件,将CAD和CAE技术有机的结合起来,提高了产品的设计质量,减少试验环节, 缩短设计周期,产生了显著地经济效益。 履带式移动破碎站 履带移动式破碎站是一种高效率的破碎设备,采用自行驱动方式,技术先进,功能齐全。 在任何地形条件下,此设备均可达到工作场地的任意位置。
这样可以减少对物料的处理操作,并且方便全部辅助机械设备的协调。 通过无线遥控操纵,可以非常容易地把破碎机开到拖车上,并将其运送至作业地点。 因为无须装配时间,所以设备一到作业场地即可立即投入工作。 移动破碎站破碎比大,其优化设计可满足破碎机最需要的技术特点,生产率高,成品料粒度均匀一致。 其设计先进、性能优良、生产效率高、使用维修方便、运营费用经济、工作稳定可靠,相对于各类固定式破碎站而言,移动破碎站犹如一个可以移动的中小型破碎加工厂,期工作效率和运营成本均优于同级或者更高级别的的固定式破碎站。 履带移动式破碎站的推出,证实目前破碎机械产品的开发呈现数字化、并行化、集成化和知识化的趋势。 其中数字已成为实现快速创新开发的核心技术。 信息技术的进步,推动无人采矿技术从现行的、以传统采矿工艺自动化为核心的自动采矿或遥控采矿,向以先进传感器及检测监控系统、智能采矿设备、高速数字通信网络、新型采矿工艺过程等集成化为主要技术特征的“无人破碎机”发展。