单齿辊破碎机破碎齿的疲劳研究与等寿命优化

摘要

单齿辊破碎机主要承担煤岩体初次破碎任务，其工作环境十分恶劣 ，破碎齿与高硬度煤岩体之间进行相对运动，齿尖磨损与齿根断裂十分严重，直接影响单齿辊破碎机的破碎效果和稳定性。同时频繁的停机检修使生产受到很大影响。破碎机连续工作，破碎齿齿头与煤岩体间的反复接触，疲劳失效对整机使用寿命起着关键作用 。在破碎过程中，尤其在为提高效率，进料量过大的情况下。使破碎齿疲劳失效的主要形式为齿尖的磨损疲劳失效与齿根的弯曲疲劳失效。本课题首先通过理论计算得到破碎齿所承受的齿尖磨损与齿根弯曲之间的相互联系的表达式，再通过虚拟样机的研究，先运用 PROE 建立破碎齿辊的模型，再通过有限元 ANSYS 进行分析得到破碎过程中破碎齿所承受的齿尖磨损与齿根弯曲之间相互联系的关系，通过MATBAL以理论表达式以及 ANSYS仿真出来的结果作为目标函数，对破碎齿进行等寿命优化与改良，主要优化的参数为破碎齿齿根材料、倾斜角、齿形、齿长、齿根截面积，最后导入 ANSYS进行疲劳分析，验证优化是否达到预期要求。

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1．绪论

1.1 引言

1.2 国内外破碎机发展概况

1.3 目前单辊破碎机存在的问题

1.4 本选题的意义及主要内容

本章小结

2．破碎机的分析

2.1 破碎机的概论

2.2 单齿辊（给料式）破碎机的结构

2.3 单齿辊破碎机破碎齿分布方式

2.4 单齿辊破碎机的工作原理

本章小结

3．单齿辊破碎机破碎齿的受力分析

3.1 单齿辊破碎机破煤机理

3.2 单齿辊破碎机破碎齿理论受力分析

3.3 破碎齿齿尖损伤寿命理论计算

3.4 破碎齿齿根弯曲寿命理论计算

3.5 疲劳寿命与破碎形式关系分析

本章小洁

4．破碎齿与破碎齿辊模型的建立及有限元分析

4.1 虚拟样机技术

4.2 Pro/ENGINEER简介

4.3 破碎齿三维图形的建立

4.4 有限元分析技术

4.5 破碎齿的有限元分析

本章小节

5．破碎齿等寿命优化及寿命分析

5.1 MATLAB简介及选择理由

5.2 基于MATLAB对破碎齿的等寿命优化

5.3 ANSYS软件疲劳计算

5.4 疲劳寿命计算结果比较

本章小节

6.结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

附录A 斯坦姆勒滑橇式给料破碎机装备图

附录B 粒子群优化算法代码

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