固定式液压破碎机是集机、电、液于一体的大功率破碎、拆除作业设备，主要应用于各类矿山、采石场破碎机的入料口或格筛处，进行大块物料的二次破碎，也可用于冶炼厂对钢包和冶金炉进行打壳、拆包等工作。近年来，随着市场需求，固定式液压破碎机向大型、重载、超高和超长方向发展，GTPH90-8.5/9.5-W型作为国内自主研发的最大规格固定式破碎机，整机重量近30t，工作半径达18m（一臂8.5m/二臂9.5m），前端配套近3t重GT90液压锤。在超长臂、重载、强冲击载荷下，实现整体结构的可靠性和稳定性显得尤为重要。
       由于各部件间的耦合作用，不宜采用解析方法计算结构的应力、应变和位移，而传统的样机试验评价其结构的可靠性，成本高、周期长、费时费力。有限元分析法大多数应用仅限于对某个关键部件或者部分结构进行强度、刚度及模态分析，而结构件分开计算存在边界条件及载荷难以确定、结构简化等问题，从而影响计算结果的准确性。本文以该大型破碎机整体结构为研究对象，采用系统CAE方法和技术进行静力学分析和模态分析，为其结构进一步优化和改进设计提供依据。
       固定式破碎机的整体结构主要由回转平台、液压马达、回转支承、大臂、二臂、连杆、摇杆、液压锤、动臂油缸、斗杆油缸、转锤油缸及与固定地基连接的螺栓、减振弹簧组件等组成，如图1所示。破碎机使用工况复杂，考虑篇幅，本文选用最大工作半径姿态进行建模仿真分析，此工况下载荷作用线距离各个关键传递路径点（销轴等）以及底座中心线达到最远，可以认为这是最恶劣的工作位姿。
       首先，利用SolidWorks软件建立固定式液压破碎机的三维几何模型，导入HyperMesh中建立CAE分析的整体模型。在CAE模型的建立过程中，对于销轴采用赋予横截面和材料的梁单元进行简化模拟；对于销轴孔和销轴之间的转动，通过释放轴向自由度来模拟；螺栓连接使用RBE2 spider-beam-RBE2 spider模拟；对于厚长比小于1/15的零件均采用板壳单元，特殊情况下，对于厚长比在1/15～1/10之间的零件也采用板壳单元，其它情况均采用三维实体单元，板与板之间的焊缝采用RBE2刚性单元连接。其次，进行有限元模型简化处理，回转底座处的减振弹簧组件以轴向拉压弹簧单元表示其功能；回转马达以等效集中质量单元替代；大臂、二臂、转锤液压缸需要考虑在冲击作业中的轴向伸缩，需要定量计入液压弹簧和活塞杆轴向弹性变形的综合作用，故采用串联弹簧方式模拟。通过有限元模型简化得到了包含269825个节点和228527个单元的整体CAE模型。
       固定式液压破碎机回转底座底板的16个螺栓孔通过地脚螺栓与地面固结，施加固定约束（即6个自由度均约束）。对底座上的回转马达施加绕Y轴的旋转约束，施加在回转座底板上安装电机位置的轴心处，模拟破碎机在实际工作中回转马达处于制动状态。由于液压破碎机在钎杆头部受到Y向正方向的力（液压锤打击反作用力），致使回转支承受到力矩作用，因此，对轴承内外圈接触的两边进行节点融合，模拟其真实受力和力传递的状况。
       液压破碎锤是二元弹性系统，由于冲击过程的复杂性，在冲击作用时间和被冲击物体的位移未知的情况下，无论古典的碰撞理论或现代波动力学理论，均难以给出精确的冲击力解析，只能根据以下公式近似求解。
       经估算冲击力F=196kN，加载在钎杆端部，方向沿Y轴正向（模拟钎杆输出能量不足以击碎岩石，所有反作用力通过钎杆传递到工作装置上的状态），同时还应考虑液压破碎锤整体的自身重力，因此设置重力加速度g=9.810mm/s。

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