【摘要】：顎式破碎機(jī)的機(jī)架占整機(jī)重量的比例很大，其中鑄造機(jī)架占50%，焊接機(jī)架占30%。在當(dāng)前，國內(nèi)顎式破碎機(jī)大都采用鑄造機(jī)架，而國外大都采用焊接機(jī)架，甚至動顎也采用焊接結(jié)構(gòu)。焊接和鑄造過程中，，材料都經(jīng)歷了復(fù)雜的物理化學(xué)作用，涉及高溫、傳熱、冶金、力學(xué)等方面，產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力和殘余應(yīng)力，可能使構(gòu)件產(chǎn)生裂紋和變形，直接影響了構(gòu)件的尺寸精度及力學(xué)性能，而且有可能導(dǎo)致構(gòu)件的報廢。對焊接和鑄造過程進(jìn)行模擬可以為優(yōu)化工藝、提高尺寸精度和使用壽命提供科學(xué)的參考依據(jù)，具有很大的意義。對此，本文主要做了以下研究工作： 1）破碎機(jī)機(jī)架焊接過程的模擬 運(yùn)用有限元軟件ABAQUS，進(jìn)行了劃分網(wǎng)格和分配材料，采用內(nèi)生熱的方式模擬焊接過程，利用生死單元法模擬焊接材料的添加，施加了必要的邊界條件，編寫了熱源模型及其移動方式的Fortran語言子程序，運(yùn)用順序耦合算法計算模型的溫度場和應(yīng)力場。 所建模型獲得了焊接過程中破碎機(jī)機(jī)架的瞬態(tài)溫度場、應(yīng)力場和殘余應(yīng)力場，模擬表明焊件的應(yīng)力主要集中在焊縫及其附近的區(qū)域，應(yīng)力最大幅值超過了500MPa，離焊縫越遠(yuǎn)，應(yīng)力越小。對破碎機(jī)機(jī)架進(jìn)行預(yù)熱后，殘余應(yīng)力降低至454MPa，減小了13.5％，經(jīng)過焊后熱處理，殘余應(yīng)力降低至292MPa，減小了44.4％，與實(shí)際較為相符。 2）破碎機(jī)機(jī)架鑄造過程的模擬 通過對模型進(jìn)行適當(dāng)?shù)募僭O(shè)，運(yùn)用有限元軟件ProCAST，設(shè)計了顎式破碎機(jī)機(jī)架的澆注系統(tǒng)，在PreCAST中完成了模型的網(wǎng)格劃分和材料分配，定義了熱傳導(dǎo)和應(yīng)力計算的邊界條件，賦予了合理的運(yùn)行參數(shù)，最終完成了顎式破碎機(jī)機(jī)架的鑄造模型的建立。 所建模型獲得了鑄造過程中的瞬態(tài)溫度場、應(yīng)力場分布及金屬液流動行為等。模擬結(jié)果表明：澆注過程平穩(wěn)，金屬液的液面緩慢上升，澆注6.7s后充滿整個型腔，此過程無明顯的飛濺和卷入空氣現(xiàn)象，隨著冷卻過程的進(jìn)行，外加的明冒口液面下降，補(bǔ)充了機(jī)架在凝固過程中的收縮，較好的完成了充型過程；通過對比機(jī)架在x、y、z方向的應(yīng)力，說明內(nèi)應(yīng)力主要是由于冷卻收縮受到鑄型的機(jī)械阻礙而產(chǎn)生的，較大的應(yīng)力集中出現(xiàn)在機(jī)架的拐角處及其與冒口結(jié)合處，最大等效應(yīng)力超過了300MPa。所得結(jié)果為實(shí)踐提供了理論依據(jù)，為進(jìn)一步研究消除鑄造應(yīng)力提供參考。
【圖文】：

它結(jié)合了眾多核心技術(shù)，具有高科技、前沿性和企業(yè)整體效率。技術(shù)是指在計算機(jī)虛擬環(huán)境下，模擬產(chǎn)品和制造設(shè)備的現(xiàn)實(shí)據(jù)支撐下，進(jìn)行產(chǎn)品生產(chǎn)完整生命周期的一體化模擬仿真過、綜合的可運(yùn)行制造環(huán)境，廣泛運(yùn)用于制造業(yè)的各個環(huán)節(jié)，了重要作用，是先進(jìn)制造技術(shù)與工業(yè)創(chuàng)意的綜合體現(xiàn)和運(yùn)用造概述擬制造系統(tǒng)的實(shí)質(zhì)，是用計算機(jī)來建立目標(biāo)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的三維的信息、知識和經(jīng)驗，通過計算機(jī)處理系統(tǒng)和交互式輸入輸產(chǎn)輔助系統(tǒng)，用以取代或擴(kuò)展實(shí)物生產(chǎn)的功能[2]。它是生產(chǎn)——計算機(jī)（虛）之間的內(nèi)在關(guān)系的表現(xiàn)，如圖 1-1 所示。

圖 2-1 有限元求解步驟Fig.2-1 The calculation process of finite element method熱過程分析理論熱概述據(jù)熱力學(xué)第一定律，熱量可以從一個物體傳遞到另一個物體，也可以與機(jī)械量互相轉(zhuǎn)換，但是在轉(zhuǎn)換過程中，能量的總值保持不變[19]。根據(jù)以上定律，變化時，設(shè)與環(huán)境之間交換的熱為Q，與環(huán)境交換的功為W ，可得系統(tǒng)內(nèi)能 U Q W（2不考慮做功的情況下，對于穩(wěn)態(tài)熱分析，上式可表示為 U Q 0（2
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG457;TG24

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2568224