1、環(huán)模受力分析
如圖1所示，在環(huán)模與壓輥所組成的制粒系統(tǒng)
2、環(huán)模的有限元分析
2.1環(huán)模有限元模型的建立
考慮到所用計(jì)算機(jī)的配置及計(jì)算時(shí)間等因素，取環(huán)模的1／4作為研究對(duì)象，利用PROE軟件建立環(huán)模的1／4模型，然后將其倒入到Ansys軟件進(jìn)行分析。
2.2單元形式的選取及網(wǎng)格劃分
由于環(huán)模多孔的特性，采用六面體單元時(shí)，在孔與孔之間的部分分網(wǎng)難度大，所以采用10節(jié)點(diǎn)的四面體單元(solid92)。
分網(wǎng)精度依據(jù)分析對(duì)象的受載，結(jié)構(gòu)的尺寸和復(fù)雜程度來(lái)確定．環(huán)模的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，在高精度的情況下，對(duì)計(jì)算機(jī)內(nèi)存的要求甚高，本研究取8級(jí)精度，采用智能(smart size)分網(wǎng)功能進(jìn)行網(wǎng)格的劃分，劃分情況如圖2所示。
2.3施加載荷及邊界條件
在制粒的過(guò)程中，環(huán)模上所受的力除了作用在環(huán)模內(nèi)壁上的壓力外，還有作用在�？變�(nèi)壁上的摩擦力，在本研究的分析過(guò)程中，為了簡(jiǎn)化分析難度，忽略了模孔內(nèi)壁上的摩擦力，而通過(guò)前述的公式，運(yùn)用能量守恒的原理，將摩擦力換算為環(huán)模內(nèi)壁受到的壓力。
從環(huán)模的受力圖中可以看出，環(huán)模在直徑方向上受到對(duì)稱壓力的作用，當(dāng)以顆粒機(jī)環(huán)模的受壓處為起點(diǎn)截取1/4環(huán)模后，在起點(diǎn)截面（現(xiàn)假設(shè)為豎直面）的兩邊，環(huán)模受到相同方向的壓力作用．而對(duì)于所截取的1/4環(huán)模的另一截面（即水平截面）來(lái)說(shuō)，其左右兩邊的部分則受到方向相反的拉力作用．所以，為了能準(zhǔn)確模擬環(huán)模的實(shí)際工況，在圖3所示的水平截面內(nèi)施加反對(duì)稱邊界條件，在豎直的截面內(nèi)施加對(duì)稱邊界條件。
環(huán)模所受的壓輥的壓力沿豎直方向施加。由于已將�？變�(nèi)壁上的摩擦力換算為壓輥對(duì)環(huán)模的壓力，所以，只在豎直截面上孔與孔之間的部分施加載荷，然而，在環(huán)模內(nèi)壁與豎直截面的交線上施加豎直向上的均布載荷比較困難，因此，為了簡(jiǎn)化分析的過(guò)程，在豎直面截與環(huán)模壓帶部分相交所得邊線上的每個(gè)節(jié)點(diǎn)上，施加大小為275 N(11000/40，共40個(gè)節(jié)點(diǎn))的集中載荷，如圖3所示。
3、結(jié)果與分析
經(jīng)過(guò)求解后，可以得到環(huán)模的變形圖和環(huán)模內(nèi)部各點(diǎn)的應(yīng)力等值線圖，如圖4、圖5所示．從圖4中的環(huán)模變形可以看出，環(huán)模不僅在水平截面上受到拉應(yīng)力的作用，同時(shí)還承受彎曲應(yīng)力的作用，完全符合環(huán)模實(shí)際工況和環(huán)模設(shè)計(jì)計(jì)算中的假設(shè)。
從環(huán)模內(nèi)部各點(diǎn)的應(yīng)力等值線圖中可以看出，環(huán)模內(nèi)的應(yīng)力分布比較均勻，在大部分區(qū)域內(nèi)環(huán)模所受的應(yīng)力小于21.2 MPa。
環(huán)模受到的最大應(yīng)力為190 MPa，產(chǎn)生在集中力的加載處．而在實(shí)際的制粒過(guò)程中，力并不是以集中形式施加到環(huán)模上的，可以判斷，在正常的制粒過(guò)程中，環(huán)模所受的最大應(yīng)力不大于190 MPa，小于材料的屈服強(qiáng)度345 MPa。
同時(shí)，從應(yīng)力等值線圖中還可以看出．環(huán)模水平截面上的應(yīng)力較大，最大應(yīng)力在127 MPa到148MPa之間，這主要是由于環(huán)模在此面上同時(shí)受到拉應(yīng)力和彎曲應(yīng)力的共同作用，在制粒的過(guò)程中，隨環(huán)模的旋轉(zhuǎn)，環(huán)模的受力點(diǎn)也會(huì)在環(huán)模的內(nèi)壁上沿周向移動(dòng)，也就是說(shuō)，在環(huán)模旋轉(zhuǎn)一周的過(guò)程中，環(huán)模的任意截面都會(huì)受到2次這種交變應(yīng)力的作用。
4、小結(jié)
從以上的分析中可以看出，環(huán)模受到的最大應(yīng)力為190 MPa，小于材料的屈服極限，這就說(shuō)明采用傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)的環(huán)模的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度滿足使用的要求．然而在實(shí)際制粒的過(guò)程中，環(huán)模內(nèi)壁的磨損量比較大，環(huán)模的壁厚會(huì)不斷減薄，進(jìn)而導(dǎo)致環(huán)模結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的減弱．所以，在環(huán)模的設(shè)計(jì)過(guò)程中，不僅要考慮結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，還要考慮環(huán)模所用材料的耐磨性．同時(shí)，環(huán)模在旋轉(zhuǎn)的過(guò)程中，其內(nèi)部受到較大的交變應(yīng)力的作用，當(dāng)環(huán)模的壁厚減薄，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度減弱時(shí)，環(huán)模疲勞失效的幾率會(huì)有所增加。
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