研究破碎机减速箱的强度分析

　　　减速器箱体作为破碎机关键件，承受着较大的压力，其应力分布和结构变形直接影响到箱体的结构安全、密封性能以及动力传动性能。笔者利用SolidWorks建立减速器箱体的三维模型，并利用ANSYS对其进行静强度分析，以校核其结构强度和*大变形量。箱体的结构设计XP-200型盘辊式破碎机的结构如所示。其减速器为二级传动，传动示意如所示。在进行箱体结构设计时，提出了两种方案：一是箱盖布置在上面，如所示；另一种是箱盖布置在下面1分料器2.顶部液压缸3.锥辊4.碾压盘5.减速器6.底部支架7.底部液压缸WXP-200型盘辊式破碎机的结构箱体1工艺性好，安装和维修方便，但承受载荷的箱盖为单一平板结构，刚度较差，变形量可能较大；箱体2安装和维修时需翻转，不方便，工艺性差，但承受载荷的上箱体为封闭的框架结构，刚度较好，变形量较小。为了确定*佳设计方案，需要对这两种箱体进行静强度分析。

　　箱体的有限元分析箱体建模在中建立箱体三维模型时，应简化模型，如去除结构中的尖点，删除不影响结构强度的圆角、倒角和小凸台等，以避免在模型导入过程中因细节过多而导致转化失败，和为在中建立的两种箱体模型。模型的简化降低了在中划分网格的难度，提高了有限元分析效率。在中建好箱体模型后，将其以格式导入中，这种格式能高质量地完成数据转换。创建有限元模型箱体材料为，密度为7.2g/cm3，弹性模量为1.47×105MPa，泊松比为0.25.通常选择用于分析复杂模型的Solid92单元划分网格，该单元为10节点的四面体单元，每个节点具有3个平移自由度。箱体几何形状不规则，结构较为复杂，故选择自由网格划分法划分模型。为了便于比较2个箱体的有限元分析结果，综合考虑分析精度和求解效率，按默认的6级精度对2个箱体进行网格划分，离散后的有限元模型如、6所示。箱体1的单元数为334573，节点数为553450；箱体2的单元数为97149，节点数为168940，两箱体的网格较为精细，能够保证分析精度。施加约束和载荷根据减速器在底部支架上的固定方式，约束箱体底部螺栓孔的全部自由度和箱体底面法线方向上的平移自由度，即约束和约束碾压盘、锥辊、分料器及物料等的质量通过推力调心轴承以均布方式作用于箱体与轴承接触环面上。

　　求解和结果分析在完成材料属性和单元类型的定义、载荷和约束的施加以及网格的划分后，即可进行有限元分析求解。经过计算分析得到的应力和位移云图如D10所示。可知，两箱体的*大应力都出现在顶部肋板与箱壁连接处。但由于该处是尖角局部应力云图箱体1的应力云图局部导致出现应力奇异现象。因此，在进行箱体设计时，在顶部肋板与箱壁连接处添加必要的圆角可消除应力奇异现象。分析、8可知，除了上述应力奇异区，两箱体的其他部分的应力值都远小于QT400-18材料的抗拉强度。综合分析可知，两箱体的整体应力较小，能满足结构强度要求。分析、10可知，两箱体的*大变形量都出现在输出轴轴承孔靠近另一轴承孔的一侧，分别为0.301mm和0.431mm，与箱体整体尺寸相比较小，其对动力传动性能的影响较小。

　　结论静强度分析结果表明，两种箱体都能保证结构安全要求，且两种箱体的变形量都不会对其动力传动性能产生较大的影响。在减速器箱体设计时，应在顶部肋板与箱壁连接处添加上必要的圆角。箱体1的*大变形量比箱体2小，其对动力传动性能的影响更小，且箱体1装配和维修比较方便，工艺性更好，因此，选择箱体1作为该减速器箱体的设计方案。分析结果具有较高的可靠性，可为类似箱体的结构设计提供必要的参考。2PGC-1370A型双齿辊破碎机已成功应用于煤矿石的破碎。但在石灰石矿山，由于矿源相对偏硬且大块率较高，破碎机在应用过程中出现了齿冠易断、齿环断裂后难以更换、破碎辊轴承内圈易裂的问题。在生产维修过程中，采取以箱式齿冠、复合齿环代替原部件和加装破碎辊轴向止推装置等办法，解决了破碎机生产过程中出现的问题，提高了生产效率，降低了生产成本。