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雙齒輥破碎機(jī)是一種高效的破碎設(shè)備，廣泛應(yīng)用于煤炭、化工等行業(yè)的破碎作業(yè)。輥齒是其主要的工作部件，直接與物料接觸。因此，輥齒設(shè)計質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到破碎機(jī)的生產(chǎn)效率和使用壽命。在破碎過程中，不可避免地會遇到鐵塊等堅硬難碎物料，導(dǎo)致卡轉(zhuǎn)，對輥齒帶來很大的沖擊。在設(shè)計時應(yīng)當(dāng)考慮這種因素，使設(shè)備安全可靠。但是，現(xiàn)在還缺乏可行的計算方法，更多的要依賴設(shè)計者的經(jīng)驗來進(jìn)行。本研究主要利用有限元分析法來模擬卡轉(zhuǎn)過程，力圖提供一種較為有效的強(qiáng)度分析方法。
破碎機(jī)技術(shù)參數(shù)型號P660，入料尺寸300，出料尺寸60，輥速10~ 50，電機(jī)功率2X15，破碎強(qiáng)度120。本研究所取的工況為，破碎機(jī)在正常工作時，突然有鐵塊等堅硬異物落入輥齒間造成卡轉(zhuǎn)，異物夾持在兩齒輥3個交錯排列的輥齒尖上，其中一個齒輥上只有一個齒受力，此時該齒輥及與其相連旋轉(zhuǎn)部件產(chǎn)生的沖擊完全作用在一個輥齒上。圖為破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)簡圖，計算時破碎輥、聯(lián)軸節(jié)、減速器、電機(jī)均取一個。為了計算方便，對模型作了簡化，該型號破碎機(jī)破碎輥采用齒盤結(jié)構(gòu)，共5個齒盤，取1個齒盤作為研究對象，其他齒盤及旋轉(zhuǎn)部件以轉(zhuǎn)動慣量單元的形式施加到齒盤上，計算模型如圖所示。齒盤轉(zhuǎn)速為50r/min，其角速度5.23rad/s。卡鐵約束其3個平移自由度。
由后處理中的動態(tài)演示過程可以看到，當(dāng)輥齒與鐵塊碰撞時，齒輥突然停止轉(zhuǎn)動，應(yīng)力值迅速上升到一個尖峰之后回落。齒輥應(yīng)力較大的地方集中在齒尖部分，最大Mise應(yīng)力值達(dá)782MPa，超過了材料的屈服極限，其他位置的應(yīng)力值在150MPa以下，低于材料的屈服極限。由圖可知，齒尖局部區(qū)域的等效塑性應(yīng)令PEEO>0，可以認(rèn)為，在卡鐵時，輥齒不可能被折斷，只是在齒尖部分可能會發(fā)生由接觸壓力引起的塑性變形。在破碎機(jī)的正常工作中，輥齒的失效形式主要是磨損。
由于該型破碎機(jī)輥齒失效形式主要為磨損，所以可以通過在輥齒表面鑲嵌或堆焊耐磨材料等方法來提高輥齒的使用壽命。經(jīng)現(xiàn)場使用驗證，該方法是可行的，可為齒輥破碎機(jī)的設(shè)計改進(jìn)提供參考。
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