顎式破碎機是一種廣泛應用在礦山、冶金和建筑等行業的破碎設備。
某采礦企業進口的某型號顎式破碎機，在不到一年的生產中機架出現多處開裂，經過焊接修補后幾周時間便在原開裂部位附近又產生裂紋，且發展速度很快，嚴重影響生產。為了使機架擁有更好的力學性能，延長使用壽命，減少因為經常維修而帶來的一系列經濟損失，本文基于ANSYS軟件對該破碎機機架進行數值模擬，根據應力、位移分布情況，分析機架的受力特點，探討其破壞機理。提出改善機架結構的建議，為今后的破碎機機架設計和優化提供參考。
1、數值計算模型
1.1幾何模型
根據該型號顎式破碎機幾何結構具有對稱的特性，利用ANSYS軟件建模時，僅建立一半機架結構，且由于主要分析機架受力特性，因此，忽略電機、襯板及控制部分細節。
1.2有限元計算模型
本文選用10節點四面體單元SOLID92，采用自由網格劃分得到網格模型，單元數為97 784，節點數為56 888。邊界約束結合實際生產，對稱面設定對稱條件，并約束機架與基礎連接的螺栓孔表面的全部白由度。為得到一個有效的載荷參數，使用萬能試驗機對礦石進行壓縮破壞試驗，測得抗壓強度平均值為40MPa。再結合機架T：作時的有效破碎面積施加靜荷載。
2、有限元計算及結果分析
利用ANSYS有限元分析軟件對破碎機進行數值模擬分析，分析結果如圖1和圖2所示。
如圖1所示，綠色部分（包括黃色和紅色部分在內）位移最大為0.979mm，由此向左下、右上方逐漸減小，成為兩個方向的分水嶺。再有右上角藍色區域位移為Omm可知，右上方區域是圍繞該藍色區域旋轉的。
應變云圖也可以發現它們的旋轉趨勢，而且恰好在軸承座下方有1.6mm的應變，也說明該處產生破壞也是符合情理的。
由圖2機架側板的應力云圖也可以看出斷裂處有較大應力正是由于位移引起的應變導致了較大的應力。
對應于圖2裂紋處應力為389Mpa，已經超過了材料的屈服極限240Mpa。
3、機架破壞機理分析及結構改進建議
3.1機架破壞機理
考慮到實際生產過程中該設備一直處于滿負荷24h/天運轉。此外根據該型號破碎機的技術參數可知其設計破碎能力為強度在35MPa左右的礦石，而本文強度實驗得到實際破碎礦石的強度為40MPa，超過了設計能力。而橫梁和部分側板為鑄造構件且與側板焊接連接，同時鑄造構件存在的缺陷是機架破壞的隱患。再由以上模擬結果可以看出，機架在破碎礦石時處于較高應力狀態。
機架破壞的機理：機架是在受到連續的沖擊載荷下，橫梁需要局部小角度轉動，但與之焊接的機架限制了它的轉動，在機架上產生很大的應力，同時在鑄造構件橫梁的缺陷部位萌生裂紋，產生裂紋源，在高交變應力的作用下，機架因疲勞失效產生裂紋，裂紋沿著最大應力方向發展且速度很快，最終導致機架破壞。
3.2機架結構改進建議
根據以上分析，要延長該型號破碎機的使用壽命，需要放松橫梁的轉動自由度以消除在機架上產生的較大應力，同時盡可能降低裂紋源產生的概率。因此建議在保證強度和剛度要求條件下，將橫梁南鑄造構件改為焊接構件，橫梁和機架的連接由鑄造改為螺栓連接。
4、結論
本文采用有限元分析軟件ANSYS對顎式破碎機機架進行數
值模擬分析。根據數值模擬結果給出的應力和位移分布云圖，分析機架的受力特點，并結合實際工作環境，探討架破壞的機理。在此基礎上提出改善機架結構的建議，本文研究結果將為破碎機機架設計提供了參考。
