马 浩

(1.中煤科工集团唐山研究院有限公司，河北 唐山 063012；2.河北省煤炭洗选工程技术研究中心，河北 唐山 063012)

机架相当于分级破碎机的工作平台，它的稳定性直接关系到分级破碎机的使用寿命和工作可靠程度[1]。分体式机架改变了原整体式机架的结构，使设备的固有频率发生变化。使用ANSYS Workbench对分体式机架进行模态分析，得到分体式机架的振型分布，可以对分体式机架的结构设计提供理论支持，并进行相应的设计改进[2]。

1 有限元模型建立

1.1 分体式机架的基本结构

分体式机架的设计采用了在常规机架的基础上分割再连接的设计，主体部分为类H型钢结构，在机身设置多处立筋加强结构强度[3]。主要参数为：机身尺寸7 768 mm×3 630 mm×607 mm，上下面板和腹板厚度均为30 mm，行走轮轴距分别为3 912 mm和3 159 mm，轮间距为2 563 mm。

分级破碎机结构简图如图1所示，三维建模工具使用Solidworks2013[4]。模型导入ANSYS Workbench前，为了提高计算效率，同时保证计算的精度，将模型中的圆角、倒角、孔结构等对计算结果影响较小的特征忽略不计。同时假设所有焊接均为理想焊接，焊接材料的性质和其他区域一致。然后将模型转化为stp通用格式，导入到ANSYS Workbench平台进行分析和计算，有限元模型如图2所示[5]。

1—腔体；2—主轴；3—轴承座；4—减速机；5—电机；6—机架

图2 分体式机架有限元模型

1.2 网格划分、添加约束条件

根据实际应用情况，机架材料选用Q235-A，在对应的ANSYS Workbench材料库Engineering Data中选用Structural Steel[6]，其主要参数见表1。

表1 机架材料性能参数

分体式机架的断开点设置在减速机和电机地脚中间，连接点共设置4处，每一处连接点通过20条M24的螺栓连接，其中顶面分布8条，侧面分布12条。……