外文翻译--粉碎机的三维设计与分析++中文版

毕业论文粉碎机的三维设计与分析H. Gaoa,*, L.G. Qub东北大学机械工程及自动化沈阳航空工业学院，机械工程系译者： 林元华摘要粉碎机的一个主要部分高压磨机，这是一种高效矿石破碎设备。在一个研究报告中提出了一种组装机，这使分割机表面磨损处的翻修更方便。该组装机的结构模型的成分设计与固体工程应力和位移在两个不同的工作状态可以使COSMOS/Works软件进行了快速的有限元分析，并且可以更快更好的清除1.0-2.0毫米之间的凹凸云集阶层，从而延长组装机的工作寿命。关键词：高压磨机;三维设计;组装机;有限元分析1.导言HPGR是一种新的高效节能的设备，基于静态高压 1-3 原则,这种设备适用于破碎比较硬的矿石。粉碎方法是根据物料的物理特性、料块的大小和所要求的细化程度来选择的。对于坚硬物料，应采用挤压、弯曲和劈裂；对于脆性物料，应采用冲击和劈裂；料块较大时，应采用劈裂和弯曲；料块较小或排料粒度要求很小时，则应采用冲击和研磨。粉碎方法如果选择不当，就会出现粉碎困难或过度粉碎现象，两者都会增大粉碎过程中的能量消耗。实际上任何一种破碎机都不是以某一种形式进行破碎的，一般都是两种和两种以上的形式联合进行破碎。矿石的破碎方法主要根据矿石的物理力学性能、被破的块度及所要求的破碎比来选择的。锤式破碎机适用于破碎抗压强度150MPa的石灰石、泥灰岩、砂岩、页岩、石膏、煤等原料。它可以将采场的大块矿石一次破碎到入磨需要的粒度。物块分坚硬、中等坚硬和软。高压磨机是主要工作部分根据HPGRS工作原理（见图1）。毕业论文Fig. 1. Principle of high-pressure roller mill.为了粉碎机的性能，我们付出了很大的努力，已经改善其表面抗磨蚀的能力 2 。使用分割表面的滚子，这是为了方便的维护和更换，是另一个有效的改善过程。该构件是新运用在组装机上的，碳化钨是为了改善表面的抗磨损性能的。再运用已开发的三维设计和有限元方法进行轴的强度和阶层分析，以确保在矿石很重的情况下其破碎的可靠性。辊式破碎机 矿石在两个平行且反向转动的圆柱形辊子中受到压碎（光辊）或受压碎和劈裂作用（齿辊）而破碎。当两辊的转速不等时，还有磨碎作用。2. 组装机的三维虚拟设计与装配组装机由主井, 粉碎棍的表面部分和机架组成。并且在关键的粉碎棍一方以移动副方式与机架连接，其他与机架连接的部分以螺钉和碳化钨铆钉等连接。径向的主要部分和中间的主井以键槽和螺钉连接，以保证主井和粉碎棍表面部分安全和紧密的连接。粉碎棍表面部分是以凸轮结构设计的，以防止应力在交配边缘集中。 组件模型的创建是通过应用三维设计软件进行工作的。那个模型得建立可直接用有限元分析其中设计的合理性，以保证满足各个方面要求。组装模型是在组装模式下，根据配合等的关系下进行的。最后，干预之间的部分，检查和利用软件测试其有效性和结构的合理性。图2和3为虚拟装配设计及三维虚拟模型组装流程图。毕业论文Fig.2. Flow diagram of virtual design Fig. 3. 3D design model ofr the assembly.3. 主井的有限元分析3.1.有限元模型构件主轴的负荷模型见图4 ，Fig. 4. Loading and restrain of the main shaft.这是通过三维CAD软件进行的。径向主要部分在于主轴的键槽。这些细节的功能将使强度分析更加困难，但使用将更容易 4 。有限元分析软件，它是基于有限元原则，可以在实体模型建立的基础上，选择主井计算应力和变形的程度，以下是创建有限元模型的过程：（1）附加材料的特性主轴的材料是35CrMo，其中弹性模量E为206 MPa，摩擦系数f为0.3 ，密度R是7.9 kg/cm3和限制 应力（不锈钢）是835MP。（2）压力的载入毕业论文所承受的力量主要来自压力，根据工作原理，其终值Fmax正 2500千牛，装卸区是在形式的弧角608和20毫米宽的表面轴，其边界条件是限制了假定轴承。（3）模型的参数如下：粒度的表示方法 ：(1) 平均直径 d=(L+b+h)/3 式中 L矿块的长度（mm） ；b矿块的宽度（mm） ；h矿块的厚度（mm） ；或用长、宽的平均值表示： d=(L+b)/2平均直径一般是用来计算给矿和排矿单个矿块的尺寸，以确定破碎比。(2)等值直径deq矿块的粒度很小时可用等值直径来表示。等值直径是将细粒物料颗粒作为球体来计算的。deq= =1.24 式中 m 矿粒品质（kg）矿物密度（ ）V 矿粒的体积（m3）(3) 粒级平均直径d对于由不同粒度混合组成的矿粒群，通过用筛分的方法来确定矿粒群的平均直径。例如上层筛孔尺寸为d1下层筛孔尺寸为d2,通过上层而留在下层的其粒度既不能用d1表示，也不能用d2表示。当粒级的粒度范围很窄，上下两筛的筛孔尺寸之比不超过 1.414时，可用粒度平均直径表示即D=(d1d2)/2否则用d1d2表示粒级。 38026点， 24117的构件和114079程度的自由（自由度） 。3.1.1.计算结果应力图是通过图5所示。最大应力是 296 MPa时。其理论方程Smax= Ss/n（1） ,在smax是最大应力限制和n的安全系数，通常情况下， n为1.5-2.0。计算结果表明，应力能够满足设计要求。此外，根据米塞斯理论安全系数n可以实现2.8。4.有限元分析的部分4.1.固体和有限元模型有限元模型的两个不同的工作状态显示在图5中 :毕业论文Fig. 5. Loading and restraint of a segment.图1.原则高压机磨。图2.流程图虚拟设计。图3.三维设计模型。图4.主轴。图5.配合的部分。以下是创建有限元模型表面进程的部分：（1）材料附加的特性。材料的表面部分42CrMoV,弹性模量E的206 MPa,剪切模量G是79.4 MPa，摩擦系数f是0.3, 密度R是7.9 kg/cm3和应力极限（不锈钢）是930兆帕。（2）配合及干涉的设计。首先假定设计是理想的，合理的状态，见图5 （a） ，Fr =2500,Ft =10:56 kN, ，装卸区是200毫米宽和13毫米弧长表面的部分，并固定内部表面使其成为约束条件。图5 （b）所示,在其中只有两端部分底部的接触轴处，因为不正确的制造过程,对于这种情况下两端的承受是平等的。（3）模型啮合的两个参数毕业论文相同的固体模型，它们是： 15367点和 46101自由度。4.2.计算结果（1）计算结果显示在图6中 。Fig. 6. Calculated stress of a segment.在图6（a）中，表面上的部分的最高节点是860兆帕的压力。第一次的工作状态和最大节点位移为0.2毫米。在第二次工作的最高点的强度是5495兆帕和的最大节点位移0.78毫米。因此，第一次工作是合理的，而与此相反，在第二个部分超过了限制范围。（2）根据计算，该部分只承受首次工作部分的工作负荷，而在第二次工作部分不仅部分承受工作压力，而且也承受配合部分的同步压力。因为它的变形，更大的是压力和变形阶层使侧接线有了更大的压力部分。因此，弹性变形和延长材料应力的部分设计配合部分应适当。可以利用限元方法优化方法来计算以消1.0-2.0毫米的误差（3）足够的强度和较高的表面硬度毕业论文塑性变形将该机构的碳化物铆钉压入的机构的部分加上了额外的力。举一个例子，选择45钢（不锈钢6.3 300 MPA ）在力很大的情况下审查其在第一次的工作状态下的变形。计算结果显示在图7 。据冯米塞斯理论,其最大的压力为749兆帕和安全系数为0.4 ，这是以后使用材料的安全限制。热处理材料 42CrMoV与HB240 - 280硬度已超过45钢的3倍的强度。因此可以选择表面部分，为了提高抗磨损能力。4.4分析（1）提出了一种GM1000x200的新组合机，见图6，计算工作表面一个部分的应力，类型HPGR。危险区的几个部分见图7。Fig. 7. Dangerous zone of the segment.已经制定了与三维CAD 软件的固体工程。这种结构的分割可以使工作寿命更长，使用滚压棍机来取磨损表面代很容易。应力和变形的两个组装机的主要部分：主井和表面部分，进行了有限元分析。（2）有限元分析的结果表明材料42CrMoV与HB240 - 280硬度可用于生产的主要构件和主要表面上。（3）底部表面部分的联系均匀主轴表面应力集中部分可使变形发生，这将使粉碎机工作状态不稳定，甚至导致断裂。参考资料1 K. Schonert, Int. J. Miner. Process. 22 (1988) 400412.2 Thason, Concr. Technol. 2 (1999) 2123.3 Thompuen, J. Knecht, Mining Eng. 9 (1996) 2325.4 L.J.Wang, X.K. Sun, H. Gao, Chin. J. Mech. Eng. 36 (4) (2000) 8385(in Chinese).毕业论文5 An.N. Shi, H. Wang, Mech. Des. Manuf. 4 (2000) 1820 (in Chinese).6 Zh.J. Du, Zh.H. Gao, CAD/CAM 8 (2001) 4243 (in Chinese).7 H. Gao, L.G. Qu, X.H. Lan, in: Proceedings of the Asia-PacificVibration Conference, Jiling Science and Technology Press, 2001,pp. 303305.