0、引言
顎式破碎機(jī)發(fā)展至今已有140余年的歷史，現(xiàn)已廣泛運(yùn)用于礦山、冶煉、建材、公路、鐵路、水利等工程領(lǐng)域。國(guó)外從上世紀(jì)中后期便開(kāi)始利用計(jì)算機(jī)仿真優(yōu)化技術(shù)對(duì)顎式破碎機(jī)機(jī)構(gòu)、腔型、產(chǎn)量及磨損等進(jìn)行仿真優(yōu)化分析，并研制開(kāi)發(fā)出無(wú)塞點(diǎn)、低高度、重量輕、破碎產(chǎn)品粒型好、產(chǎn)量高的高性能新型顎式破碎機(jī)，大大提高了破碎機(jī)性能，縮短了產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期，提高了產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。近年來(lái)我國(guó)雖然已有不少破碎機(jī)生產(chǎn)企業(yè)采用仿真技術(shù)進(jìn)行新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和研制，但總體性能仍然與西方國(guó)家知名公司的產(chǎn)品有一定差距。
本文利用有限元分析軟件ANSYS對(duì)BS105型顎式破碎機(jī)動(dòng)顎支架進(jìn)行數(shù)值模擬。通過(guò)對(duì)某公司生產(chǎn)的BS105型顎式破碎機(jī)動(dòng)顎支架原結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及去掉面板開(kāi)孔兩種結(jié)構(gòu)形式的強(qiáng)度、剛度計(jì)算分析，探討動(dòng)顎面板開(kāi)孔與否對(duì)動(dòng)顎整體強(qiáng)度和剛度的影響，同時(shí)根據(jù)計(jì)算結(jié)果進(jìn)一步對(duì)原結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出改進(jìn)建議，為BS105型破碎機(jī)動(dòng)顎結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供參考。
1、動(dòng)顎支架有限元計(jì)算
(1)計(jì)算所用材料參數(shù)。依據(jù)提供的材料數(shù)據(jù)及材料手冊(cè)資料，本計(jì)算所用材料參數(shù)見(jiàn)表1。
(2)有限元計(jì)算模型的建立。按照設(shè)計(jì)圖紙尺寸在ANSYS環(huán)境建立幾何模型，根據(jù)動(dòng)鄂支架的對(duì)稱性，為方便計(jì)算采用其一半結(jié)構(gòu)作為計(jì)算模型。單元類型采用軟件庫(kù)提供的Sol-id187．模型網(wǎng)格如圖l所示，原結(jié)構(gòu)面板有孔模型（以下稱模型1）單元總數(shù)100136個(gè)，面板無(wú)孔模型（以下稱模型Ⅱ）單元總數(shù)101345個(gè)。
(3)載荷施加及約束條件。依據(jù)動(dòng)鄂支架實(shí)際工作時(shí)受力特性及關(guān)聯(lián)部件的有關(guān)性能，假定動(dòng)鄂支架受力面僅為正向壓力，其計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖2所示。于是可按照
取最大250MPa）。
對(duì)稱面對(duì)稱邊界條件，動(dòng)鄂與軸承連接圓柱面及肘板與機(jī)架連接底座面固定，肘板與底座粘接。
2、計(jì)算結(jié)果
本文分別對(duì)兩種模型（面板帶孔模型和不帶孔模型）計(jì)算兩種工況下最小荷載3.98MPa-實(shí)際加載4MPa和最大荷載15.46MPa-實(shí)際加載16MPa)，計(jì)算結(jié)果主要提取位移圖和等效應(yīng)力圖如圖3、4所示。
3、計(jì)算結(jié)果分析與討論
從計(jì)算結(jié)果來(lái)看，支架變形不大，整體變形比較均勻，且基本沒(méi)有扭曲變形。在較小荷載作用下支架最大等效應(yīng)力約為130MPa．低于其屈服極限(230MPa)，材料處于彈性范圍內(nèi)；在最大可能載荷(16MPa)作用下支架筋板鄰近空洞邊緣的大部分區(qū)域材料處于屈服狀態(tài)，且局部應(yīng)力已達(dá)到并超過(guò)其破壞強(qiáng)度(450MPa)．而其它構(gòu)件基本都在屈服極限以下，說(shuō)明本結(jié)構(gòu)在靜態(tài)剛度強(qiáng)度上設(shè)計(jì)基本合理。兩種工況等效應(yīng)力云圖都表現(xiàn)出最大應(yīng)力發(fā)生在支架同一位置，筋板大部分區(qū)域，尤其是鄰近孔緣局部應(yīng)力普遍較高，在最大荷載作用下已超過(guò)材料的屈服極限，因此實(shí)際運(yùn)行中應(yīng)注意這些部位的狀態(tài)，若條件允許應(yīng)加強(qiáng)這些部位鑄造缺陷的檢測(cè)，避免產(chǎn)生裂紋源。通過(guò)開(kāi)孔和不開(kāi)孔模型比較可以看出，在剛度強(qiáng)度方面均基本相同，數(shù)值顯示無(wú)孔板略有提高，約為4%。
4、建議
本文實(shí)現(xiàn)了BS105型
顎式破碎機(jī)動(dòng)顎兩種結(jié)構(gòu)的數(shù)值模擬分析。根據(jù)計(jì)算結(jié)果分析，為提高破碎機(jī)整體性能及動(dòng)顎使用壽命，現(xiàn)提出以下建議：
(1)從靜態(tài)計(jì)算結(jié)果來(lái)看，在最大可能載荷作用下只有較小區(qū)域應(yīng)力值偏大，因此本設(shè)計(jì)在強(qiáng)度、剛度方面還有較大優(yōu)化設(shè)計(jì)空間，應(yīng)進(jìn)一步進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化．盡可能減少總重。
(2)在應(yīng)力局部較大區(qū)域，如筋板開(kāi)孔邊緣，適當(dāng)加厚，避免孔洞邊緣局部應(yīng)力過(guò)大，以提高整體承載能力。
(3)通過(guò)對(duì)比分析得知?jiǎng)宇�面板開(kāi)孔與否對(duì)強(qiáng)度、剛度影響不大，建議開(kāi)孔，以減小總重。
(4)加大幾何突變部位（如凹槽頂與面板等部位）倒角半徑，避免因應(yīng)力集中產(chǎn)生超高應(yīng)力，導(dǎo)致動(dòng)顎過(guò)早斷裂破壞。
