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顎式破碎機齒板與齒距對破碎性能的影響

作者:紅星機器 發(fā)布時間:2017-10-14 00:00:00 更新時間:2019-04-08 00:00:00

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齒板是顎式破碎機破碎過程中直接與物料接觸的零件,由于齒板經(jīng)常受到擠壓、沖擊、碰撞,導致齒板極易磨損甚至失效,頻繁的更換齒板,將嚴重影響企業(yè)的經(jīng)濟效益,因此,為了延長齒板的壽命,本文通過建立有限元模型,分析齒板破碎過程中與齒距對破碎性能的影響,從而為齒板及齒距的改造提供依據(jù)。

顎式破碎機

一、有限元模型的建立

1、邊界條件和載荷

根據(jù)顎式破碎機的實際工作情況,定顎齒板的底面設置為固定約束,而動顎齒板設置為周期性運動。幅值的圓周頻率設置為27.6rad/s。為和真實的破碎過程接近,對物料塊施加Z方向的重力載荷,考慮到物料進入破碎腔具有一定的初速度,給物料塊施加Z方向的初速度v=0.1m/s。

2、齒板齒形

本文中研究的是梯形破碎齒。該齒形的使用有利于破碎出相對合理的產(chǎn)品粒度、粒形,所以被廣泛使用。m為齒根寬,t為齒距,a為齒形角,r為齒形圓角。本文中主要研究齒距單因素對破碎性能的影響規(guī)律,即設定齒根寬、齒形角和齒形圓角不變,而單獨改變齒距,即以m=35mm,α=25°,r=5mm,t分別為70mm、75mm、80mm建立有限元模型。

二、數(shù)值模擬分析

1、破碎行為

從力學機制上看,物料破碎主要表現(xiàn)分為兩種形式,即剪切破壞和拉伸破壞。按照采用的材料模型的失效原理,物料首先在大拉應力超過抗拉強度的部位產(chǎn)生裂紋。物料與破碎齒接觸的區(qū)域相對較小,作用區(qū)域在擠壓作用下出現(xiàn)初始裂紋。隨著齒板破碎齒的擠壓,接觸面迅速擴大,在接觸區(qū)及其周圍萌生大量裂紋。微裂紋擴展,相鄰單元達到大開裂拉應變或者剪應變失效準則而發(fā)生破壞,在可視化結(jié)果中顯示破碎的效果。在每次齒板壓縮動作下,都將經(jīng)歷發(fā)生壓實階段、微裂紋萌生和擴展階段這兩個漸變期,終在某次齒板動作下進入斷裂破壞的突變階段。

顎式破碎機

結(jié)合75mm齒距的破碎過程來揭示物料在齒板破碎齒作用下的裂紋拓展模式。物料剛接觸破碎齒時,在接觸點區(qū)域產(chǎn)生高度的應力集中,隨著進一步壓實,單元因達到開裂應變致出現(xiàn)一條或多條裂紋,并隨之拓展,物料裂解碎屑形成,其余的裂紋在物料體內(nèi)部成為殘余裂紋,在隨后的破碎環(huán)節(jié)中將加速破碎的進展。兩塊齒板的破碎齒在空間上相互錯開,故齒板和物料沖擊過程中內(nèi)部受到折彎作用,在塊體上部與兩個破碎齒接觸的中間區(qū)域產(chǎn)生彎曲拉應力,又由于破碎齒的侵入而造成接觸區(qū)域邊緣局部拉應力顯著增強,因而主裂紋從破碎齒旁的區(qū)域開始萌生拓展。

2、單因素條件下破碎性能與齒距的關系

由于齒距在齒形參數(shù)中是對破碎效果產(chǎn)生影響的重要參數(shù),本文對破碎過程中的齒板大反作用力、齒板應力、破碎程度這三個性能指標對碎性能進行評價。齒板大反作用力體現(xiàn)了破碎物料所需要能量消耗的水平。齒板大反作用力在齒距為70mm~75mm之間時增加較為顯著,而齒距從75mm~80mm時,破碎力增大速度減緩。這就意味著,碎礦功率隨齒距的增大而增大,齒距從75mm再繼續(xù)增大時功率增加較緩。由此可知,要減小破碎物料的功率消耗可以通過減小齒距的措施來實現(xiàn)。齒板在實際制造過程中,冶煉、鑄造時形成的夾雜物和氣孔的缺陷或者金屬晶格缺陷在反復的沖擊、研磨作用下產(chǎn)生裂紋并繼續(xù)拓展,將造成齒板失效。表面應力增大將加速齒板失效的進程,應力較小則有利于齒板使用壽命的延長。從模擬結(jié)果看出齒距75mm和80mm的破碎效果要優(yōu)于70mm,在模擬的齒距中75mm齒距達到了破碎程度。這就意味著齒距在75mm~80mm之間,可以獲得比較良好的破碎效果。

顎式破碎機

三、齒距與破碎性能的灰色關聯(lián)分析

為分析齒距和各性能參數(shù)之間的關聯(lián)度,擬采用鄧聚龍?zhí)岢龅幕疑P聯(lián)分析法?;疑P聯(lián)分析法是建立在灰色系統(tǒng)理論基礎上的一種定量評價方法,以各因素的樣本數(shù)據(jù)為依據(jù),根據(jù)評價因素之間的發(fā)展態(tài)勢的相似或相異程度,來衡量評價因素之間的關聯(lián)程度,用灰色關聯(lián)度來描述因素間關系的強弱。關聯(lián)度可以知道:齒板大作用力和齒距的關系為密切,單元破壞質(zhì)量次之,和齒板應力關系弱。故在單因素條件下調(diào)整齒距對齒板大反作用力影響為顯著。齒板大反作用力反映了能量消耗的水平,這個結(jié)論為齒板破碎齒的設計和改造提供了參考。

通過有限元模型的建立,分析顎式破碎機齒板與齒距對破碎性能的影響規(guī)律,得出了齒板的大應力及優(yōu)齒距,為破碎機的改造提供了有效的參考依據(jù)。

 

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