反擊式破碎機在冶金、礦山、建材、化工、陶瓷、筑路等行業中有著廣泛的應用，它將打擊、反擊、離心沖擊、剪切、研磨等破碎原理有機結合在一起，使其能量得到充分、有效利用。為了提高其破碎能力和生產效率，設計有效、經濟的破碎腔結構，需要對破碎機破碎力進行研究，研究破碎過程中破碎力的變化。
2、模型的建立和前處理
2.1計算模型與網格劃分
反擊式破碎機的破碎系統由轉子體、板錘、反擊板、石塊組成，破碎物料的過程可以看作是板錘與物料發生碰撞、物料與反擊板發生碰撞這兩個過程不斷交替、不斷反復的過程。其三維結構和裝配關系，如圖1所示。為了對破碎過程進行動態計算與分析，首先需對幾何實體進行簡化處理，其處理的原則為在不影響結構整體性能的前提下對幾何實體上的倒角、螺栓孔等結構進行簡化，這樣有利于后續工作的進行；然后對幾何實體進行網格劃分，由于轉子體、板錘、反擊板形狀比較復雜，為了提高網格質量和計算的準確性，先對各幾何實體進行分區處理，把復雜的幾何實體劃分成許多易于進行六面單元劃分的小區域，再進行網格劃分。破碎系統的有限元模型，如圖2所示。轉子體、板錘、反擊板和石塊模型都采用規則的入節點六面體單元進行網格劃分，各個部件劃分網格后節點個數、單元個數統計，如表1所示。
2.2材料屬性
轉子體采用16Mn合金鋼，板錘采用40Cr合金鋼，反擊板采用16Mn強化合金鋼，材料屬性都采用Plastic Kinematic材料模型；物料選用花崗巖材料參數，其屬性采用彈脆性材料模型；單元屬性設為常應變。
各項材料的具體屬性，如表2所示。
2.3界面接觸定義
計算模型中，轉子體與板錘、板錘與石塊、石塊與反擊板、轉子體與石塊之間的界面接觸均采用自動的面對面接觸算法(AU-TOMATIC SURF'ACE TO SURFACE CONTACT)。在確定各接觸對之間的主從接觸時，定義轉子體與板錘之間：轉子體為主接觸、板錘為從接觸；板錘與石塊之間：板錘為主接觸、石塊為從接觸；石塊與反擊板之間：石塊為主接觸、反擊板為從接觸；同時設定接觸對之間沖擊力文件輸出參數為l。在定義界面接觸的各項參數中，定義轉子體與板錘間的靜動摩擦系數均為0.15，其余兩接觸對間的動摩擦系數為0.6。在接觸高級選項卡中，定義接觸剛度和接觸深度分別為0.1。
2.4約束和加載
由于石塊在整個破碎過程中都是自由的，因此對石塊不施加任何位置約束；轉子體通過轉軸和軸承安裝在機架上繞轉軸做旋轉運動，根據其安裝和運動情況對轉子體轉動中心施加X、y、Z三個方向的平移約束和X、l，兩個方向的轉動約束；反擊板在整個破碎過程中都被固定住，對反擊板的裝配部分也施加X、y、Z三個方向的平移和轉動約束；板錘安裝在轉子上被兩擋塊緊卡在轉子體上同時加上其自身的結構的作用，板錘只能隨轉子體一起繞轉軸轉動，對板錘施加軸向Z向的平移約束。
3、計算結果與分析
根據以上反擊式破碎機的模型的建立和前處理，利用LS-DYNA進行動力學的計算與分析。反擊式破碎機的物料破碎過程是：(l)先是板錘打擊物料；(2)然后物料與反擊板進行三次碰撞被破碎。
當高速旋轉的轉子帶動板錘與物料發生沖擊碰撞時，板錘與物料之間就產生瞬間的沖擊作用，沖擊力過物料與板錘的碰撞接觸點，方向與碰撞接觸面的法向一致。瞬間的應力云圖，如圖3、4所示。圖中顏色深的部位為瞬間應力較大處，即圖2中位置1處。
物料撞擊一級反擊板瞬間，由于物料與一級反擊板的碰撞部位處于一級板的下部，從反擊板的結構分析可以看出，物料與一級反擊板碰撞瞬間，反擊板上部的固定軸要承受較大力的作用，因此反擊板上部（即圖6中位置l處）瞬間應力較大，如圖5、6所示，物料與一級板碰撞瞬間反擊板上的應力圖可以清楚地看出瞬間應力的介布情況，且此刻應力最大值在物料與一級反擊板接觸碰撞瞬間。
物料與二級板碰撞時的瞬間應力云圖，如圖7、8所示，從圖中可以看出，位于二級板附近的結構上（即圖8中位置l處）的瞬間應力較大，且此刻應力最大值在物料5-級反擊板接觸碰撞瞬間。
物料與三級板碰撞瞬間反擊板上的應力分布情況，如圖9、10所示。通過對應力分布情況的分析可以看出，物料與三級板碰撞瞬間的作用力對反擊板整體結構的剛強度影響較大，圖10位置l和位置2處應力較大，且此刻應力最大值在物料與三級反擊板接觸碰撞瞬間。
為了進一步研究轉子體在整個破碎過程中其徑向應力的變化情況，在轉子體徑向的三個小同部位選取三個單元，來分析計算轉子體不同徑向位置處應力的情況。選取的三個單元在轉子體徑向的位置，如圖II所示，在整個破碎過程中各單元的X和y這兩個方向應力值的變化，如圖12、13所示。
圖12和圖13中單元45458和單元48216在Oms~15ms時間段應力曲線突變是因為轉子剛開始轉動瞬間不穩定引起的，在160ms-180ms之間應力曲線變化是由沖擊碰撞引起的，另外從上述兩圖中還可以清楚的看出轉子體外邊緣處單元的應力值較其他部位大，這是因為轉子外邊緣處的單元所受離心力較其它地方大。
4、結束語
基于反擊式破碎機的工作原理建立其接觸碰撞的動力學有限元分析模型，通過LS-DYNA軟件計算了整個破碎過程中各部件的受力過程；得到了主要碰撞點的各部件應力分布圖，從圖中得到各危險點的最大應力；分析了轉子體三個不同部位在破碎過程的應力變化，得到了其應力變化曲線。這些將對反擊式破碎機結構的設計和改進提供依據。
