液壓圓錐破碎機(jī)是紅星機(jī)器研制的一款中細(xì)破碎設(shè)備，它具有優(yōu)良的性能優(yōu)勢(shì)和破碎效果，對(duì)物料的破碎程度起到關(guān)鍵作用。本文以液壓圓錐破碎機(jī)為例，對(duì)液壓圓錐破碎機(jī)的主要零部件進(jìn)行設(shè)計(jì)及模態(tài)分析，對(duì)液壓圓錐破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化具有重要作用。

一、液壓圓錐破碎機(jī)的工作原理

液壓圓錐破碎機(jī)利用圓錐面間隙的周期性碾壓進(jìn)行物料破碎，電機(jī)通過帶輪、聯(lián)軸器、水平傳動(dòng)軸將旋轉(zhuǎn)力矩傳遞給錐齒輪，再通過齒輪將驅(qū)動(dòng)力傳遞給偏心軸套，動(dòng)錐借助偏心套的驅(qū)動(dòng)作旋擺運(yùn)動(dòng)，動(dòng)錐襯板周期性地靠近又離開定錐固定襯板，使礦巖在破碎腔內(nèi)不斷遭到擠壓，實(shí)現(xiàn)物料破碎。液壓破碎機(jī)整機(jī)機(jī)構(gòu)如圖1所示。

二、液壓圓錐破碎機(jī)零部件設(shè)計(jì)

1、結(jié)構(gòu)性能參數(shù)的確定

為確保液壓圓錐破碎機(jī)結(jié)構(gòu)的合理性，提高液壓圓錐破碎機(jī)的生產(chǎn)能力，必須確定合理的液壓圓錐破碎機(jī)結(jié)構(gòu)性能參數(shù)。本文參考相關(guān)資料及已有液壓圓錐破碎機(jī)擬定以下參數(shù)：給料口尺寸為500mm；排料口調(diào)整范圍在50~60mm之間；最大給料粒度為425mm；破碎圓錐直徑準(zhǔn)1500mm；破碎圓錐擺動(dòng)次數(shù)設(shè)置為240次/min；破碎圓錐底部行程為25mm；電機(jī)功率250kW偏心度0°29′26″。

2、破碎圓錐部設(shè)計(jì)

液壓圓錐破碎機(jī)的圓錐部裝配示意圖如圖2所示。破碎圓錐部由主軸、軀體和襯板等組成。主軸上有2段錐形的設(shè)計(jì)，軀體是圓錐形的鑄件，鑄件外套上襯板，襯板上方用緊鎖螺母與主軸上的螺紋配合。主軸下段被液壓缸直接頂住，所以主軸下方通過螺絲固定上一個(gè)碗狀摩擦片，保證不直接摩擦主軸。為了方便主軸的安裝或者更換襯板，主軸上擰入一個(gè)帶圓環(huán)的螺栓，方便吊裝。動(dòng)錐軀體底部有一圈凹槽，其四周有一周膠皮圈，防止粉塵進(jìn)入偏心套部分。

3、偏心套部設(shè)計(jì)

液壓圓錐破碎機(jī)的偏心套部裝配示意圖如圖3所示。偏心套能夠有效實(shí)現(xiàn)動(dòng)錐的旋擺運(yùn)動(dòng)，但動(dòng)錐旋擺時(shí)力量極其不平衡，所以要在偏心套上增加平衡環(huán)來平衡掉部分離心力。偏心套部有2個(gè)鍵分別與錐齒輪和動(dòng)錐周向固定。

三、液壓圓錐破碎機(jī)關(guān)鍵部件模態(tài)分析

1、模態(tài)分析

模態(tài)分析是用來確定液壓圓錐破碎機(jī)結(jié)構(gòu)振動(dòng)特性的一種技術(shù)，通過它可以確定自然頻率、振型和振型參與系數(shù)。本文進(jìn)行的模態(tài)分析基于ANSYS Workbench，首先使用Creo2.0建模，將對(duì)圓角及棱角進(jìn)行簡(jiǎn)化處理。使用軟件中的自動(dòng)劃分網(wǎng)格軟件劃分網(wǎng)格，添加約束條件后，進(jìn)行前4階的模態(tài)分析，輸出云圖。

2、主要零部件網(wǎng)格化分和施加約束求解

動(dòng)錐是液壓圓錐破碎機(jī)的主要零部件，本文對(duì)動(dòng)錐部的主軸和軀體簡(jiǎn)化后進(jìn)行模態(tài)分析。分析結(jié)果表明固有頻率與結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和剛度分布有關(guān)，分析時(shí)采用均勻網(wǎng)格化分，可使結(jié)構(gòu)剛度矩陣的元素不會(huì)相差太大，同時(shí)減小數(shù)值計(jì)算誤差。根據(jù)軀體和主軸的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，對(duì)主軸上下2個(gè)端面施加全位移約束，共計(jì)2個(gè)面；軀體與主軸接觸的表面施加全位移約束，共計(jì)16個(gè)面；約束完成后進(jìn)行求解。

液壓圓錐破碎機(jī)零部件的結(jié)構(gòu)對(duì)生產(chǎn)效率的提高具有重要影響，因此，要確定合理的零部件的參數(shù)指標(biāo)。通過以上對(duì)液壓圓錐破碎機(jī)主要零部件的設(shè)計(jì)及模態(tài)分析，為液壓圓錐破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供依據(jù)，對(duì)提高液壓圓錐破碎機(jī)的破碎性能具有重要意義。

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