機(jī)械沖擊式粉碎設(shè)備是我國(guó)近幾年發(fā)展較快的超細(xì)粉碎設(shè)備之一。由于其具有工藝簡(jiǎn)單、投資少、能耗低、粉碎比大等特點(diǎn)，近年來(lái)，這類設(shè)備在非金屬礦物加工行業(yè)銷售量呈強(qiáng)勁增長(zhǎng)勢(shì)頭。目前對(duì)于機(jī)械沖擊式起細(xì)粉碎機(jī)的設(shè)汁，國(guó)內(nèi)仍缺乏成熟的設(shè)計(jì)理論及足夠的設(shè)計(jì)依據(jù)。本文通過(guò)主軸受力分析，利用SolidWorks的COSMOS模塊對(duì)主軸進(jìn)行了有限元分析，為主軸的強(qiáng)度校核和設(shè)計(jì)優(yōu)化提供了有效的途徑。
   
    1 機(jī)械沖擊式超細(xì)粉碎機(jī)的工作原理
   
    機(jī)械沖擊式粉碎機(jī)按轉(zhuǎn)子的布置方式可分為立式和臥式兩大類。臥式粉碎機(jī)的轉(zhuǎn)子輔水平放置，轉(zhuǎn)子圍繞水平軸高速回轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)物料粉碎，其結(jié)構(gòu)如圖1 所示。物料由料斗經(jīng)螺旋給料機(jī)給人，首先被送入第一粉碎室(轉(zhuǎn)子1 與轉(zhuǎn)子2組成的腔體)。具有5-8 只葉片的粉碎葉輪(轉(zhuǎn)子1 和轉(zhuǎn)子3)其葉片有30。左右扭轉(zhuǎn)角，旋轉(zhuǎn)時(shí)有助于形成風(fēng)壓。而分級(jí)葉輪(轉(zhuǎn)子2和轉(zhuǎn)子的的5只葉片為徑向布置，旋轉(zhuǎn)時(shí)形成氣流阻力，兩者旋轉(zhuǎn)時(shí)便在室內(nèi)形成氣流循環(huán)，隨氣流旋轉(zhuǎn)的顆粒之間由此產(chǎn)生相互沖擊、碰撞、摩擦、剪切。同時(shí)由于離心力作用，顆粒與內(nèi)壁之間反復(fù)沖擊、摩擦、剪切成細(xì)顆粒，經(jīng)過(guò)第一粉碎室中的分級(jí)葉輪后，細(xì)顆粒隨氣流進(jìn)入第二粉碎室(轉(zhuǎn)子3與轉(zhuǎn)子4組成的腔體) .其粉碎過(guò)程與第一粉碎室的基本相同。只是第二粉碎室的粉碎葉輪和分級(jí)葉輪較大，在該室造成的風(fēng)壓更大，顆控之間相互沖擊更加激烈.粉碎能力更強(qiáng)，產(chǎn)品細(xì)度可達(dá)數(shù)微米。
    

     2 超細(xì)粉碎機(jī)的主軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
   
    CM系列超細(xì)粉碎機(jī)主軸上排列了4個(gè)轉(zhuǎn)子和風(fēng)扇，其結(jié)構(gòu)決定了主軸長(zhǎng)度較長(zhǎng)。粉碎機(jī)長(zhǎng)時(shí)間工作時(shí)，在顆粒沖擊和摩擦等作用下不可避免地會(huì)產(chǎn)生大量的熱量.為了補(bǔ)償主軸熱變形、降低內(nèi)應(yīng)力，將主軸支撐方式設(shè)計(jì)為一瑞游動(dòng)，一端固定。由于送料端在左側(cè)，為滿足結(jié)構(gòu)緊湊要求，所以將主軸動(dòng)力端放置在右側(cè);同時(shí)為了保證動(dòng)力輸入端的傳動(dòng)精度，將右端設(shè)計(jì)為固定捕。為了方便軸上零部件裝配，將主軸設(shè)計(jì)為階梯形狀。軸上磨削加工部分應(yīng)有砂輪超程槽，螺紋部分應(yīng)有退刀槽等。主軸結(jié)構(gòu)如圖2所示。
   
    3 粉碎機(jī)的主軸系統(tǒng)受力分析
   
    粉碎機(jī)的主軸上排列有轉(zhuǎn)子1 ， 2 、3 、4和風(fēng)扇(見圖1)實(shí)際物料的沖擊過(guò)程非常復(fù)雜，故采用轉(zhuǎn)矩分配法先進(jìn)行受力簡(jiǎn)化。組件1 :轉(zhuǎn)子1 和轉(zhuǎn)子2簡(jiǎn)化的整體;組件2: 轉(zhuǎn)子3 和轉(zhuǎn)子4簡(jiǎn)化的整體;組件3: 風(fēng)扇部分。另外，在轉(zhuǎn)矩分配時(shí)不考慮系統(tǒng)的摩擦、不考慮、阻尼等因素的影響。由主軸鍵聯(lián)接的長(zhǎng)度與載荷性質(zhì)計(jì)算零部件的轉(zhuǎn)矩分配系數(shù)。

        3.1 考點(diǎn)就荷性質(zhì)的轉(zhuǎn)短分配
   
    粉碎機(jī)工作時(shí)，組件1 受顆控較大的沖擊，組件2受顆位較小的沖擊，組件3則可近似看作靜載荷。各組件與主軸鍵聯(lián)接的許用擠壓應(yīng)力設(shè)為[σp]1、[σp]2、[σp]3，(單位MPa) 。考慮載荷性質(zhì)時(shí)的各組件轉(zhuǎn)矩分配系數(shù)為: