Kruszarka do sortowania węgla, znana również jako kruszarka walcowa, służy głównie do kruszenia materiałów za pomocą dwóch walców. Każdy wałek napędzany jest oddzielnym silnikiem, a silnik podczas pracy napędza koło pasowe, dzięki czemu oba wałki wykonują względny obrót. W tym czasie materiał jest dodawany z otworu podającego pomiędzy dwoma rolkami, a materiał jest wprowadzany pomiędzy dwoma rolkami pod wpływem siły tarcia i zębów walca, który jest kruszony i rozładowywany. Kruszarka do sortowania węgla stosowana jest głównie do średnio- i drobnego kruszenia rud o średniej-twardości. Na zęby toczne kruszarki działają kompleksowe siły, takie jak uderzenie materiału i ciężar własny podczas użytkowania, dzięki czemu jest łatwy w noszeniu. Zużycie zębów walców nie tylko wpłynie na wydajność pracy, ale także spowoduje uszkodzenie samej kruszarki. Podczas przetwarzania i produkcji stopień dopasowania między zębami rolki a powierzchnią styku korpusu rolki powinien sięgać ponad 90%, co jest trudne. Gdy pojawi się zużycie przy odpowiedniej szczelinie, zużycie będzie dalej wzrastać w wyniku ciągłej erozji materiału, tak że kruszarka znajdzie się w ukrytym stanie zagrożenia. Jednocześnie zużycie będzie prowadzić do uszkodzenia korpusu walca, pęknięcia zębów walca, lokalnego odpadnięcia, odkształcenia lub pęknięcia śruby mocującej. Trudno jest zdemontować przy ponownej wymianie zębów walca. Można zauważyć, że zęby walca kruszącego są głównymi częściami łatwo ulegającymi zużyciu, a zużycie jest duże. Dlatego do przeprowadzenia analizy naprężeń metodą elementów skończonych na określonym typie walca kruszącego wybiera się materiał q345. Materiałem kruszącym jest granit, którego wytrzymałość na ściskanie wynosi 100 mpa Mniejsza lub równa 250 mpa, a jej górna granica wynosząca 250 mpa jest przykładana do rowka walca kruszącego w celu załadunku. Dobór zębów walców o dobrej odporności na zużycie jest bardzo ważny dla poprawy wydajności pracy kruszarki walcowej. Materiał należy dobrać rozsądnie, biorąc pod uwagę wielkość zębów walca i właściwości kruszonych materiałów, aby zmaksymalizować wydajność i potencjał różnych materiałów-odpornych na zużycie, poprawić ich żywotność i zmniejszyć zużycie materiału.
W artykule omówiono głównie dobór materiałówkruszarka do sortowania węglarolki i pokazuje racjonalność doboru materiału poprzez analizę sił metodą elementów skończonych. Powszechnie stosowana stal niskostopowa o wysokiej wytrzymałości jest wyborem przy projektowaniu i produkcji łamaczy walców. Zwykła stal nisko-o wysokiej{3}}wytrzymałości to rodzaj zwykłej stali nisko-stopowej zawierającej niewielką ilość pierwiastków stopowych (w większości przypadków łączna ilość nie przekracza 3%), jej wytrzymałość jest stosunkowo wysoka, wszechstronne działanie jest stosunkowo dobre, ma odporność na korozję, odporność na zużycie, odporność na niskie temperatury i lepszą wydajność obróbki i spawania. Pod warunkiem zaoszczędzenia wielu rzadkich pierwiastków stopowych (takich jak nikiel i chrom), zwykle 1-tonową zwykłą stal niskostopową można zastosować zamiast stali węglowej o masie od 1,2 do 1,3 t, a jej żywotność i zakres zastosowania są znacznie dłuższe niż stali węglowej. Tabela 1 przedstawia skład chemiczny zwykłej stali niskostopowej. Tabela 2 pokazuje główne właściwości mechaniczne stali niskostopowej walców kruszących.
Program jest oprogramowaniem elementów skończonych Abaqus. Ponieważ konstrukcja walca kruszącego jest odlana jako całość, w procesie analizy i obliczeń cały walec kruszący stanowi ciągłą, jednolitą całość, której gęstość ρ, moduł sprężystości e i współczynnik Poissona: To samo, to znaczy, gdy materiałem jest stal niskostopowa q345.
Do analizy naprężeń metodą elementów skończonych walca kruszącego sortownika węgla, model walca kruszącego metodą elementów skończonych opracowano najpierw w środowisku abaqus/cae. Typ elementu kruszarki to c3d4, liczba elementów po podziale siatki wynosiła 96126, a liczba węzłów 18661. Po ustaleniu warunków brzegowych wszystkie wiązania z wyjątkiem obrotu wokół osi środkowej są stosowane do wewnętrznego otworu walca zębatego. Podczas załadunku obciążenie graniczne rozdrobnionego materiału (przy założeniu, że powierzchnia zębów jest poddana równomiernemu rozkładowi nacisku materiału) przykładane jest do powierzchni walca zębatego, a jego wielkość wynosi 250mpa. Po wykonaniu powyższych kroków odkształcenie i naprężenie w procesie pracy walca kruszącego uzyskuje się poprzez rozwiązanie problemu z abaqus, a statyczne naprężenia strukturalne pokazano na rysunku 3. Z rysunku 3 można zobaczyć, że maksymalna wartość naprężenia wynosi 403 mpa, gdy na powierzchnię zębów walca kruszącego zostanie przyłożony równomierny nacisk 250 mpa, który jest większy niż wartość graniczna plastyczności stali q345. Maksymalna wartość występuje jednak w niewielkim obszarze zewnętrznego kąta łuku środnika na lewym końcu rowka zębatego. Biorąc pod uwagę, że prawdopodobieństwo zgniecenia końca przez materiały podczas rzeczywistej pracy walca kruszącego jest mniejsze, nie bierze się pod uwagę możliwego stanu plastyczności na tym małym obszarze. Dla większości obszarów rowka naprężenia walca kruszącego wartość naprężenia g jest mniejsza lub równa 300 mpa, mniejsza niż granica plastyczności materiału stali q345, w stosunku do materiału występuje nadwyżka, w materiale nie występuje odkształcenie plastyczne. Ogólnie rzecz biorąc, część mniej obciążona pojawia się w miejscu, w którym siła jest mała, powierzchnia styku jest niewielka, a struktura jest nadmiernie gładka. Miejsca, w których naprężenia są większe, koncentrują się w miejscach, w których naprężenia są większe, a lokalny kąt ostry jest nadmierny, co jest zgodne ze stanem faktycznym i ma charakter wiarygodny.