锤式破碎机刚柔耦合模型及其载荷方法研究

※32em05M 煤 矿 札械 V．I32N--05 201I‘F05月 C‘JalMineMachinerv May20lI 锤式破碎机刚柔耦合模型及其载荷方法研究+ 周征．段国#．岳磊．李宁．娃涛。蔡璜 n日此12业大学机傩E程学院天津300l30) 摘要：蹦PROE／ADAMs，ANSYS等大型 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 软件为 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 手段．应用教字样机拄术和集成分 析方法建立建模仿真分析优化的联合平台 提出7满足其性能驱动导求的刚柔耦各模型和设计 分析一体化方法得到了锤式破碎机工作过程中的动态栽荷、对整机进行了分析优化对锤击寿命 进行了预刹对工程宾际具有重要的理论意艾和实际应用价值 关键词：锤式破碎机；刚柔耦舍：性能驱动；动态栽荷 中图分粪号T川22文献标志码A 文章编号：】003—0794(2011)05—0104—03 ResearchonRigid-flexibleCouplingModelandDynamicLoadAnalysis MethodofHammerCrusher ZHOUZheng，DUANGI-卜I虹YUELei，LINing，YAOTao，CAIJin ／Seh“,lofMechanicalEngineeringHPhIUnlvemityofTechnolo雕Tianjin300I30．China) Abstract：UsingPROE，ADAMs，ANSYSsoftware鲋designmeanscombinedwithdigitalprolotyping andinlegrationanalysis，aJoinlplatformofmodelingsimulationanalysisandoptimizationis establishedTomeetthedesignrequirementsofhammere兀jsher，perfomlance—drivendesignmethod andrigid-flexiblecouplingintegratedapproachhavebeenpmposedDynamicloadsofh{tmmercrusher haveImenstudiedAnalysisandoptimizationofh砌merc兀Jsherhavebeellperformed．1ifepredictionof hammerhaskenobtainedIthastheoreticalsignificanceandpracticaIvalue Keywords：hammercmsher；regid—flexiblecoupling；performance-driven；dynamicload 1 数字样机集成分析技术和锤式破碎机工作原理 数字样机技术以CAX／DFX技术为基础以机 械系统运动学、动力学和控制理论为核心．以替代 物理样机进行产品性能分析为目的．将产品设计开 发和分析过程集成在一起．涉及机械、电于、控制、 软件等多个领域．复杂产品集成分析方法是指利用 先进的计算机仿真、多学科坼同优化、产品生命周 期、知识工程等技术对“复杂产品一环境”系统进行 仿真分析．实现集成、并行、协同、智能，可重用的不 断演化的性能分析过程。锤式破碎机是一种典型的 复杂机械产品．应用数字样机技术和集成分析方法 可以有效解决实际问题 锤式破碎机在破煤机理上主要靠铰接的快速 回转轴上的锤头的冲击力．采用冲击破煤的方式实 现对煤的破碎。锤式破碎机是由两大部分组成．电 机和减速器构成破碎机的动力部分．锤头与锤体 轴以及轴承等构成破碎机的执行部分．锤轴实际上 是一个定轴转动的刚体．是捶式破碎机的主要执行 部分．对破碎机正常1=作时的负载特性有较大影 响。锤头的冲击将会直接传递到锤体、轴及轴承等。 结构T程设计中需要解决的重要问题是对锤式破 碎机1二作过程的动态载荷进行研究以及关键零部 件的分析和优化 ·月n*自％H4##±fE201Cn00052 04 2建立几何模型和设置仿真环境 罔1为锤式破碎机执行酃分简化后的几何模 型。 口 围1简化后的几何模型 煤的物理性质和几何K寸对计算结粜的准确 惟具有重要的影响．硬度是指煤抵抗外米机械作用 的能力，是重要的物理参数。需要设定煤的弹性模 量为3．5GPa．泊松比为0．3．密度为I8一cm，，硬度 为4葜氏硬度即为最硬的煤几何K寸选样锤式 破碎机能通过的最大的尺寸．来保证仿真环境尽可 能与锤式破碎机实际T作的情况一致。 3刚桑耦合模型核心技术方法 为了研究锤式破碎机关键零部件的受力情况． 尤其是研究其所受到的动态载荷情况很有必要建 立PROE／ADAMS／ANSYS联合仿真分析平台而柔 性体在联合仿真平台巾发挥r蓖要作用．相当于桥 梁和纽带．将动力学仿真软件和有限元分析软件紧 紧联系在一起，具体的研究思路在ANSYS中生成 模态中性文件将此文件代人到ADAMS中．将原来 的刚性体进行相应的设置．或者删除或者形成虚构 万方数据 兰!!鲞兰堕塑 壁茎堕壁亟型墨塑鱼竖型墨基茎亘立鳖旦塞=塑堑!篓 !!!：!!型!：!! 件的形式创建导入模型与原模型的约束．使柔性 体与剐性体成为一体．然后进一步创建碰撞．创建 驱动．进行动力学仿真．仿真完成后．柔性体的颜色 有所变化，颜色越深．表示受力越大．同时可以导出 led文件．此文件是载荷谱的形式包含各个时刻关 键零部件上的受力情况是随时间变化的动态载 荷．是后续ANSYS应力分析的关键文件。另外需要 注意的是．在ADAMS中开始调入柔性体时．系统把 其原点放在原始坐标系的零点．需要利用移动的功 能．将其移动到相应的位置；外部节点的选择十分 重要．利用约束方程耦合生成的外部节点．可以保 证求解动态载荷的高精度． 为了对锤式破碎机的关键零部件进行有限元 分析和优化．得到锤头、轴及螺栓的受力情况，需要 将锤头转化成柔性体．通过ADAMS动力学仿真．nr 以获取锤头、轴及螺栓的关键载荷谱10{1文件。 (1)刚柔耦合模型之锤头柔性体 在ANSYS中生成锤头柔性体比较关键．因为 力是通过柔性体添加到锤头上的。由于破碎机结构 的对称性．在ANSYS分析中考虑一半结构进行分 析即可而关键是要求出4个锤头上作用的动态载 荷文件。把4个锤头全部换成柔性体．选中而上的 所有点．通过约束方程耦台的方式建立连接柔性体 与刚性体的外部节点用相同的方法在相同的位置 建立其他几个外部节点．导入模型后进行动力学仿 真．仿真后即可得出动态载荷led文件、然后把I“ 文件导人ANSYS中进行分析．采用迭代方式求解． 1ed文件全部施加在外部节点上．经过ANSYS计 算．可以得到锤式破碎机有限元分析结果。图2所 示为将锤头柔性体代人形成刚柔耦合模型：图3为 经过动力学仿真分析后．锤头的变化和受力显示。 圈2代入 田3动力学仿真后锤共的变化和受力显示 f2)剐柔耦合模型之轴秉性体 由于锤式破碎机模型比较复杂．需要把轴单独 提取出来进行优化．而且需要把轴考虑成柔性体。 根据实际工况选取6个点作为外部节点．分别是 轴两端和4个键槽中心处。轴端需要加驱动．由于 驱动力没法直接加到委性体上需要把原来的轴质 量删除，变成哑物。柔性体轴位置放好后需要建立 约束．约束点是刚才建立的外部节点．柔性体轴分 别与刚性体轴和键进行约束。在ADAMS中进行动 力学仿真．得到动态载荷文件，，将10d文件代人 ANSYS以轴的重孱最轻为目标 函数 excel方差函数excelsd函数已知函数     2 f x m x mx m      2 1 4 2拉格朗日函数pdf函数公式下载 ．以轴的直径 为设计变量以满足R寸要求和强度刚度要求为约 束条件．进行轴径的分析和优化。图4所示为将轴 的柔性体代人形成剐柔耦台模型：经过动力学仿真 分析后．轴的变化和受力显示图略。 雷4代入轴的柔性体后的刚柔耦台模型 (3)刚柔耦合模型之螺栓柔性体 由于螺栓的疲劳破坏对锤头的寿命预测具有 决定性作用．为了精确计篇=．把螺栓考虑成柔性体． 从而知道它的受力情况在蝶栓的圆柱外丧面上下 建立2个外部节点．束连接剐性体和柔性体。类似 地将10d文件导八到ANSYS和ANSYS／FESAFE．可 以对螺栓进行疲劳分析．从而对锤头寿命进行预测。 将螺栓的柔性体代人形成刚柔耦合模型(罔略)；田5 为经过动力学仿真分析后．螺栓的变化和受力显示。 田5动^学仿翼后舅性的耍化#§∞显币 4整机分析、轴径优化、螺栓疲劳的 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 和结果 有限元分析思路定义锤式破碎机的材料特 性单元特性、载荷及约束等，此处所施加的载荷就 是第3部分中动力学仿真后得到的动态载荷。分析 过程的定义和研究是在设计阶段之后．以设计结果 为前提进行的．分析阶段是产品设计开发的重要组 成部分。图6为整机有限无分析结果。 ，胃严_'开嚣。=景嚣}—而膏—。目嚣羔 】，}+1w l{¨"‘‘⋯⋯⋯"fm 圈6有壤元分析结果 结构优化基奉流程囤：初盘i=i形式、参数一有限 元分析一目标函数、约束分析一优化、更新参数一 提交计算一审敛一结束优化，罔7为优化后轴的应 熏谌 万方数据 镕32卷*05M 堞矿机械 CoalMlneMachiner～ 基于Pro／E装载机工作装置运动分析 李常胜．王少霄．自理．石树正．刘月娟 n日此连筑I程々+院i4JP张家¨075024J 摘要：工作装置直接影响装载机的使用性能利用Pm，E构建装载机工作装置零件模型． 将零件模型装配．在运动仿真模块中进行仿真分析．得到工作装置铲斗的速度特性曲线和加速度 特性曲线为提高工作装置设计精度和设计效率提供7重要的分析数据 关键词：三维建模．运动仿真：工作机构 中图分类号：TD42l7 文献标志码：A 文章编号：1003—0794(2011)05—0106—03 MotionAnalysisofWorkingEquipmentofWheeledLoaderBased 0nPro／E LIChang咭heng．WANGShao_lei。XIAOXi，SHlShu—zheng．LIULi-jlJan (Hebei[nsliluleofAwhitecmreCivilEngineeringZhangJiakou075024，China) Abstract：Workingequipmentisveryimportanth)rwheeledloaderThemodeloftheworking equipmentWaScreatedwithsoftwarePro／Ethenthepartswefeassemblvedan【lkinematlcalsimulation wasmadeThespeedanda⋯leratedcharaclaroftheworkingequipmentweregotten Keywords：3-Dmo,4el；kinematieaIsimulation；Ⅵorkingequipment 1创建零件模型 利用Pro／E．依照丁作装置零件K寸．建立丁作 装置的零件模型． 在建模过程中要根据零件不『司的儿何特征来 力不意图． 目7优化后鞍的应力目 优化前装锤体部分的轴径大小为262⋯．优 化后轴径大小为246mitt．优化前后R寸减小61％ 通过动力学仿真和有限元分析．研究冲击负载 对破碎机T作性能的影响．所需要的是破碎力或能 量。．编制锤式破碎机主轴、锤体等主要零部件的优 化设计程序．为以后锤武破碎机的设计提供参考， 当受到多次萤复变化的载荷作用后．材料或结 构将发生破坏．这种破坏形式是疲劳破坏宜际工 况中．螺栓会受到比较复杂的交变应力作川．所以 比较容易发生疲劳破坏 从ANSYS分析结果可看出螺栓的最太应力 o'吣=194MPa(图略)，螺栓材料40cr的抗托强度扳 限O-I,=735MPa；屈服强度极限以=540MPa疲劳寿 命Ⅳ与输出结果置的关系为董=lgN，从ANSYS／ 选择生成命令．尤其要注意各个零件上饺销孔的相 对位置一定要准确在模型创建过程中主要用到拉 伸、对称、旋转和打孔等命令。 如果命令选择得合适模型建立就叮以节省很 FE—SAFE叶1计算的联接螺栓的疲劳结果看出．输j【{ 结果最小值为4508．循环次数为10娜=32211．按 照加载的循环时问换算成天数大概为115d． 5结语 锤式破碎机破碎物料的11作过程是一个动态 的过程，是一十能量守恒和能量转化的过程。破碎 物料的过程中．柞在机械能损失、速度降低、电机跟 进、施加扭矩、补充能量现象．在此过程中，机械能 和电能相互转化对锤式破碎机的研究应该考虑动 态柔性的分析过程破碎力跟时问有关系．载荷值 是动态变化的过程是载荷谱的彤式．这也是关键 的技术难点所在，加上时间的概念以后．基于数字 样机技术的锤式破碎机的研究由三维变成了四维 难度有显著地增加同时也更具有价值和含金量． 参考女献 1．月tie＆日#目g等镕E破#ntⅡmⅢ∞自≈∞^Ⅻ&}m "*【J1目ntⅡ★}{m，201039(IJ：II—1519 2月Ⅱ，＆日#，m#．等PCMl60镕^＆《n自§仿#Ⅻ#o＆” 忧mr』#rm№2010，31f6)：33—36 j3d口m“^*％#自镕E##n自t∞A*≈⋯《女科{ 挂$2038，36(II)：66—68 n者*n目“f1982一)日nWⅢ^*L±n＆目nrn★ {n№{＆m№Ⅻn＆#自自m0Ⅱ￡gm％Ⅳm★#7化☆” 。J"*n十信镕zhouzhendebut@163(on 贵任缩辑：I’香盘收稿日期：20[0—1I—17 万方数据 锤式破碎机刚柔耦合模型及其载荷方法研究 作者： 周征， 段国林， 岳磊， 李宁， 姚涛， 蔡瑾， ZHOU Zheng， DUAN Guo-lin， YUE Lei ， LI Ning， YAO Tao， CAI Jin 作者单位： 河北工业大学,机械工程学院,天津300130 刊名： 煤矿机械 英文刊名： COAL MINE MACHINERY 年，卷(期)： 2011,32(5) 参考文献(3条) 1.周征;段国林;岳磊 锤式破碎机可重用的动态仿真和数字化分析[期刊 论文 政研论文下载论文大学下载论文大学下载关于长拳的论文浙大论文封面下载 ]-河北工业大学学报 2010(01) 2.周征;段国林;岳磊 PCM160锤式破碎机动态仿真和轴径设计优化[期刊论文]-煤矿机械 2010(06) 3.赵四海;刘力强;骆铁楠 锤式破碎机动态仿真研究[期刊论文]-煤炭科学技术 2008(11) 本文读者也读过(10条) 1. 周征.段国林.岳磊.贾东升.ZHOU Zheng.DUAN Guo-lin.YUlE Lei.JIA Dong-sheng PCM160锤式破碎机动态仿真 和轴径设计优化[期刊论文]-煤矿机械2010,31(6) 2. 魏云平.王会刚.白利发.WEI Yun-ping.WANG Hui-gang.BAI Li-fa 基于有限元分析的锤式破碎机传动部分优化 设计[期刊论文]-煤矿机械2011,32(3) 3. 贾东升.段国林.岳磊.郭忠.JIA Dong-sheng.DUAN Guo-lin.YUE Lei.GUO Zhong 锤式破碎机电动机功率仿真[期 刊论文]-煤矿机械2010,31(6) 4. 李懿.罗庚合 锤式破碎机锤头尺寸的有限元优化设计[期刊论文]-中国科技财富2010(22) 5. 李正峰.LI Zheng-feng 锤式破碎机锤头销孔碰撞反力的定量计算[期刊论文]-煤矿机械2006,27(2) 6. 贾刚 PCM160型锤式破碎机强制润滑装置制作[期刊论文]-中国新技术新产品2011(11) 7. 任小中.陈新建.苏建新.REN Xiao-zhong.CHEN Xin-jian.SU Jian-xin 锤式破碎机转子主要技术参数的确定[期 刊论文]-煤矿机械2008,29(2) 8. 赵四海.李再军.骆铁楠.李海宁.刘兴龙.ZHAO Si-hai.LI Zai-jun.LUO Tie-nan.LI Hai-ning.LIU Xing-long 锤式破碎机锤轴有限元分析[期刊论文]-煤矿机械2009,30(1) 9. 赵四海.李国平.骆铁楠.ZHAO Si-hai.LI Guo-ping.LUO Tie-nan 锤式破碎机三维建模与仿真研究[期刊论文]- 煤矿机械2008,29(8) 10. 陈广辉.陶峰.安琦.丁龙.CHEN Guang-hui.TAO Feng.AN Qi.DING Long 基于VC++锤式破碎机参数设计软件的开 发[期刊论文]-煤矿机械2010,31(1) 本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_mkjx201105045.aspx