新型外动颚颚式破碎机理论分析与试验研究

论文摘要

本论文以PD100120新型外动颚破碎机为研究对象,进行了外动颚破碎机理论分析及试验研究,主要研究工作如下:颚式破碎机机构新模型的建立。从理论上分析了新型颚式破碎机的机构特点,对比传统机构简化方法没有反映物理样机是变长连杆的特点,提出了齿轮副啮合机构和线接触高副机构两种机构简化模型。通过分析比较实测点运动轨迹,结果表明线接触高副机构体现了机构变长连杆的特点,与实际模型更为接近。因此对新型颚式破碎机进行运动学、动力学分析时,建议采用线接触高副模型进行机构分析。建立了颚式破碎机虚拟仿真模型。借助三维建模软件SolidEdge(SE)及仿真软件VisualNastran(VN),建立起颚式破碎机的运动仿真模型,通过仿真数据与实际样机的比较,验证了仿真模型的可靠性。颚式破碎机工作腔力学模型研究。首先分析了新型颚式破碎机需要改进的工作参数和物理参数,其次从理论上分析了影响破碎载荷大小及分布的因素。结合破碎理论、有限元分析及模糊随机理论知识,得到了破碎腔分布载荷的分布特征。并运用现场工业试验方法验证了模糊随机理论研究破碎分布载荷的正确性,得到了工作腔模糊随机分布载荷曲线。对模糊随机分布载荷曲线的分析表明:分布载荷的实际值比传统破碎力设计值要小,比值为0.833,其合力作用在整齿板的0.787位置处,此结论对颚式破碎机的强度设计(动力学研究)有指导意义。机构部件有限元分析。首先分析了动颚在不同的力学模型下的应力状态,分析表明在模糊随机分布载荷作用下,动颚部出现了强度过剩的情况。其次运用获得的模糊随机分布载荷对机架部进行了有限元分析和有限元优化研究。比较3种机架模型后选择了25mm侧板的机架,将机架部质量降低了0.8t左右。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题的来源及研究意义
• 1.2 新型外动颚匀摆颚式破碎机简介
• 1.2.1 破碎与破碎机概况
• 1.2.2 颚式破碎机工作原理及其分类简介
• 1.2.3 新型外动颚匀摆颚式破碎机主要性能特征简述
• 1.3 颚式破碎机研究现状
• 1.4 颚式破碎机发展趋势
• 1.5 课题研究思路
• 1.6 课题研究的主要内容
• 1.6.1 机构模型简化的研究
• 1.6.2 机构模型简化方法的辨析
• 1.6.3 破碎腔力学模型的研究
• 2 虚拟样机技术及有限元技术
• 2.1 国外应用现状
• 2.2 国内应用现状
• 2.3 虚拟样机和物理样机性能及特点比较
• 2.4 有限元技术综述
• 2.4.1 有限元法的基本思想
• 2.4.2 有限元法的基本方法介绍
• 2.4.3 有限元法的数学基础和未知量
• 2.4.4 有限元法的典型分析步骤
• 2.4.5 有限元分析流程图
• 2.4.6 有限元分析的优缺点
• 2.4.7 应用有限元法时要注意的有关问题
• 3 新型颚式破碎机整机三维模型的创建
• 3.1 Solid Edge（SE）的介绍
• 3.1.1 零件环境
• 3.1.2 装配环境
• 3.1.3 工程图环境
• 3.1.4 钣金环境
• 3.1.5 焊接环境
• 3.2 零件三维模型
• 3.3 部件三维装配分析
• 3.3.1 确定基础装配零件
• 3.3.2 装配关系对的选择
• 3.3.3 整机的装配
• 4 PD100120 颚式破碎机机构模型的建立
• 4.1 新型颚式破碎机的运动特点及机构简化
• 4.1.1 新型颚式破碎机肘板设计分析
• 4.1.2 传统铰链四杆机构
• 4.1.3 齿轮副啮合机构
• 4.1.4 线接触高副机构
• 4.2 机构简化模型的判别方法
• 4.2.1 运动轨迹的小波变换辨析法
• 4.2.2 小波分析与Fourier 分析
• 4.2.3 小结
• 4.3 动颚齿板运动轨迹特性分析
• 4.4 线接触高副下的运动学分析
• 4.4.1 连杆长度变化分析
• 4.4.2 机构速度和加速度分析
• 4.5 虚拟样机仿真分析
• 4.5.1 物理样机分析
• 4.5.2 VN 仿真模型的建立
• 4.6 小结
• 5 颚式破碎机破碎力理论分析
• 5.1 破碎腔中破碎力分布研究
• 5.2 破碎力分布研究
• 5.2.1 假设条件
• 5.2.2 破碎力分析
• 5.2.3 平行移轴公式
• 5.2.4 截面对中性轴的惯性矩
• 5.2.5 任意点Q 的应力分析
• 5.3 齿板应力分布σ（ x, y ） 的研究
• 5.3.1 对齿板应力分布研究的意义
• 5.3.2 实验分析方法获取齿板应力曲线σ（ x, y ）
• 5.4 工作腔载荷分布p （ x , y ） 研究
• 5.4.1 岩石粒度因素的影响
• 5.4.2 排放口b 因素的影响
• 5.4.3 岩石硬度的影响
• 5.4.4 试验方法获取工作腔破碎载荷分布p （ x , y ）
• 5.4.5 小结
• 6 现场试验及数据处理
• 6.1 静颚齿板静力有限元分析
• 6.1.1 静颚体的构成特点分析
• 6.1.2 边界条件的施加
• 6.1.3 静颚件的三维建模与Ansys 导入
• 6.1.4 载荷的施加及有限元计算
• 6.2 给定点应变与作用力位置关系
• 6.3 现场实验数据分析
• 6.4 多项式拟合分布载荷曲线
• 6.5 基于模糊随机理论研究破碎腔分布载荷
• 6.5.1 齿板隶属度函数的确定
• 6.5.2 齿板组概率分布函数
• 6.5.3 破碎力分布载荷曲线的修正
• 6.6 小结
• 7 新型颚式破碎机重要部件强度分析
• 7.1 动（静）颚齿板的强度分析
• 7.2 机架的强度分析
• 7.2.1 机架强度的优化处理尝试
• 结论
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢