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ansys的破碎锤有限元分析
1 破碎锤的力学模型
破碎锤是一种将液压能转变为机械冲击能的破碎机具。在国内外广泛应用于矿山、冶金、市政工程、道路工程等行业施工中。液压锤工作环境恶劣、对零部件结构、材质、制造工艺都有相当高的技术要求。
液压破碎锤结构如图1所示,由活塞1,缸体2和钎杆3组车。活塞1在缸体2中以一定的速度V从左向右加速移动,如此反复。活塞1是将液压能转化为机械冲击能的零件,受到液压力的推动,以一定的冲击速度撞击钎杆3,钎杆3再作用到工作对象上(工作的初期破碎锤的钎杆压在工作对象上,避免空打)。然后活塞再在液压阀的作用下回到左端,如此往复,工作频率可达5~10Hz。图2和图3给出了活塞和钎杆模型的尺寸,以便后续有限元模型的建立。
2 液压破碎锤的有限元分析
2.1 液压破碎锤的有限元模型
本文采用solid186单元,来划分活塞和钎杆模型。活塞、钎杆的材料相同:钢弹性模量E=2.07e11Pa;密度ρ=7950kg/m3 ;泊松比μ=0.3。边界条件:碰撞活塞的x方向初始速度为9m/s,其他方向的位移进行约束,钎杆的尾部固定;利用面-面的柔性接触来模拟活塞和钎杆的碰撞接触。
3 结论
通过以上计算和分析可以得到以下结论:
(1)利用有限元方法可以很好的捕捉到活塞与钎杆碰撞中应力波的传递。
(2)活塞的大等效应力发生在剧烈活塞中心一定距离的圆环处,而钎杆的大等效应力发生在内边缘处,且钎杆的大等效应力大于活塞的等效应力,这对实际的破碎机设计有着重要的意义。
(3)应力在钎杆和活塞中由于应力的波传递和反射会出现几个应力峰值,但只有首峰值为大值,因此在实际设计中我们只需考虑首峰值的大小。
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