HP700圓錐破碎機是從美國Nordberg公司引進的最新破碎設(shè)備，是一種新型的、高性能的圓錐破碎機。與普通圓錐破碎機相比，其結(jié)構(gòu)更為合理。它的主軸固定，動錐懸浮，減少了一個較大偏心部件的運動，使運動系統(tǒng)的慣性力大為減少。由于HP700圓錐破碎機結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其強度和剛度計算靠經(jīng)典的解析法是難以解決的，為此，本文采用有限元法，應(yīng)用ANSYS軟件，對動錐進行了強度計算。通過有限元強度計算，可以了解動錐的應(yīng)力及變形分布狀態(tài)，進一步明確其危險點，從而為圓錐破碎機的結(jié)構(gòu)設(shè)計提供計算依據(jù)。
1、動錐有限元分析模型
HP700圓錐破碎機的工作原理如圖1所示，其工作機構(gòu)由破碎錐和固定錐組成。動錐支承在固定主軸上端的球面軸承上。偏心軸套的外圓周沿其軸向傾斜角度為2°30′，這便使與其配合的動錐產(chǎn)生傾斜，動錐軸線與機器中心線成2°30′夾角。當電機經(jīng)傳動軸、錐齒輪傳至偏心軸套時，偏心軸套便帶動動錐產(chǎn)生空間旋擺運動，從而使動錐周期性地靠近或遠離固定錐，使物料受到壓碎力和沖擊力作用而破碎并下滑，最后經(jīng)排料口排出。
圖2為動錐結(jié)構(gòu)圖。當破碎機處于破碎狀態(tài)時，其下襯套孔壓向偏心套厚邊，因此偏心軸套限制了動錐與厚邊接觸處的徑向位移，而軸向并無約束。因此，可在動錐下襯套孔內(nèi)與偏心套厚邊接觸處加半圓周的徑向約束；又因為動錐是由偏心軸套帶動而做旋擺運動，因此，在動錐下襯孔處可加Y軸的轉(zhuǎn)動約束，限制動錐的轉(zhuǎn)動。動錐的上部是支撐于固定主軸上端的球面軸承中，因此，限制了其軸向的位移，可在動錐的上部加上軸向約束，其總體約束情況如圖3所示。在計算過程中，將動錐劃分為3 720個單元，4 224個節(jié)點，其單元劃分如圖3所示。
2、外載荷的簡化及計算
HP700圓錐破碎機為液壓式圓錐破碎機，周邊的液壓缸完全取代了普通圓錐破碎機的彈簧，因此，在破碎過程中，破碎力是由液壓缸產(chǎn)生的，這里采用液壓缸的壓力來計算動錐上的破碎力。在實際的破碎作業(yè)中，破碎錐與礦物層的作用力不是集中力而是面力，在理論分析中，為了簡化問題，將其作為集中力近似處理，一般認為破碎力作用在平行碎礦區(qū)的中部。破碎力的計算如圖4所示。
假定正常破碎力作用在平行碎礦區(qū)的中部，并取整個固定錐為分離體，則固定錐上諸外力對A點力矩平衡方程式為：
3、有限元計算結(jié)果分析
本文應(yīng)用了ANSYS軟件及S7K軟件系統(tǒng)分析計算及后處理，輸出動錐的應(yīng)力及變形圖，圖5為動錐變形放大圖，圖6為動錐應(yīng)力分布圖。
4、結(jié) 論
(1)動錐的最大變形發(fā)生破碎力作用位置處，其最大變形為0.224E - 06，遠小于其剛度許用值；
(2)動錐的最大應(yīng)力發(fā)生在破碎力作用位置處，其最大應(yīng)力值為79.478 Mpa，小于其許用應(yīng)力
