第４期（总第１７３期）
２０１２年８月机械工程与自动化
ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ＆ ＡＵＴＯＭＡＴＩＯＮＮｏ．４
Ａｕｇ
．文章编号：１６７２－６４１３（２０１２）０４－００６０－０
高志鹏，王守信，宋战胜，郭印坤
（太原科技大学机械工程学院，山西 太原 ０３００２４
）摘要：以双齿辊破碎机的主要部件—
——辊齿的齿尖切入矿物的受载状态为分析基础，在有限元分析软件ＡＮＳＹＳ Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ的Ｄｅｓｉｇｎ Ｍｏｄｅｌｅｒ（ＤＭ）模块中建立辊齿的参数化模型，然后导入该软件的ＤｅｓｉｇｎＳｉｍｕｌａｔｉｏｎ（ＤＳ）模块中进行有限元分析。根据有限元分析结果，选取齿尖圆弧半径 及齿尖与辊齿基体的夹角为输入参数，最大等效应力和最大整体变形为输出参数，最后在该软件的Ｄｅｓｉｇｎ Ｘｐｌｏｒｅｒ（ＤＸ）模块中对辊齿进行优化。
关键词：双齿辊破碎机；辊齿；有限元分析；优化设计
中图分类号：ＴＵ６３＋
蒸煮炉３ 文献标识码：Ａ
收稿日期：２０１２－０３－０５；修回日期：２０１２－０３－１
５作者简介：高志鹏（１９８６－）
，男，山西晋城人，在读硕士研究生，主要从事机械设计及理论研究。０ 引言
双齿辊破碎机是２０世纪８０年代中后期国际破碎领域发展起来的一种新型高效破碎设备，该机是基
于矿石的剪切破坏原理而设计的，两破碎辊上的辊齿采用交错螺旋排列形式，工作时使剪切力直接作用于矿单齿辊破碎机
。其中，辊齿是一关键工作部件，其结构形
状设计的合理与否直接决定其性能和可靠性。本文以双齿辊破碎机的辊齿齿尖切入物料的受力状态为分析基础，以ＭＭＤ１１５０型双齿辊破碎机的辊齿为研究对
象，应用有限元分析软件ＡＮＳＹＳ Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ建立了辊齿的参数化模型，并进行有限元分析和计算。１ 辊齿受载情况的确定
双齿辊破碎机依靠其特殊形状的大齿对物料进行破碎，
其破碎过程可分为三级。第一级破碎是靠辊齿齿尖对物料的切入和撕拉来破碎的，在这一过程中，旋转中的辊齿遇到大块物料，靠交错的齿尖对物料进行冲击剪切，破碎后物料被辊齿咬入，进入第二级破碎；第二级破碎主要靠当前一对齿的下棱和前一对齿的上棱挤压、剪切作用而破碎物料，破碎后的物料从齿侧间隙漏下，个别粒度大的物料被破碎砧板阻挡，当辊齿运动到砧板附近时靠齿尖的切入对滞留的大块物料进行
第三级破碎［
２］
。破碎过程示意图如图１所示。在一级破碎和三级破碎过程中，物料是靠齿尖的切入和撕拉来破碎的。因此在这种情况下，辊齿的受力为沿齿切入表面的均布压力ｐ，ｐ的大小取决于物
料的最大破碎强度σｍａｘ，取ｐ＝σｍａｘ
［３］
废油再生。本文的计算模型正是基于齿尖的这种受载状态进行有限元分析的
。
图１ 破碎过程示意图
２ 辊齿的有限元分析［４
］
２．１ 辊齿简化模型的建立钼加工
该双齿辊破碎机的技术参数见表１。该型号破碎机的所有破碎齿都采用整体焊接式结构，
为了计算方便，对模型做了简化，取一个齿环上的单个齿作为研究对象，在ＡＮＳＹＳ Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ ＤＭ模块中建立辊齿的分析模型，同时指定齿尖的圆弧半径Ｒ４及齿尖和辊齿基体的夹角Ａ５为输入参数。通过对太钢东山石灰石矿厂同种型号破碎机的现场测量和估算，取两个输入参数Ｒ４和Ａ５的初始值分别为２０ｍｍ和１６０°
909mm。表１ 双齿辊破碎机的技术参数
型号入料尺寸
ｍｍ出料尺寸ｍｍ辊速ｒ·ｍｉｎ－１电机功率ｋＷ破碎强度
ＭＰａＭＭＤ１１５０（４齿８环）
≤１
２００≤２００
３３
４００
＞１
６０２．２ 确定分析类型并施加载荷及约束
对选取的计算模型采用ＡＮＳＹＳ Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ
ＤＳ智能断句
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