主軸是錘式破碎機(jī)的核心部件之一，錘式破碎機(jī)主軸主要包含主軸、隔板、錘軸和破碎錘等部件。正因?yàn)橹鬏S是錘式破碎機(jī)核心部件，其是否穩(wěn)定對錘式破碎機(jī)的破碎效率影響重大，所以，很多廠家都會(huì)重點(diǎn)設(shè)計(jì)主軸系統(tǒng)，將其優(yōu)化設(shè)計(jì)到合理，以利于錘式破碎機(jī)更好的工作。

一、主軸系統(tǒng)的參數(shù)優(yōu)化

主軸系統(tǒng)的錘頭質(zhì)量、主軸轉(zhuǎn)速、錘擊半徑對錘頭破碎力、振動(dòng)等有較大影響。錘頭破碎力主要取決于錘頭提供的沖擊能，沖擊能越大，破碎效果越好。主軸系統(tǒng)的振動(dòng)特性也是一項(xiàng)重要的評價(jià)指標(biāo)，主要體現(xiàn)在主軸系統(tǒng)的低階固有頻率，固有頻率主要由主軸系統(tǒng)的隔板半徑、主軸半徑等結(jié)構(gòu)參數(shù)決定。

破碎錘與主軸輥在反復(fù)的碰撞過程中受到不斷變化的交變應(yīng)力，為了提高主軸系統(tǒng)的強(qiáng)度與使用壽命，要盡量減小各零部件所受的應(yīng)力，即應(yīng)保證破碎錘的較大應(yīng)力不超過材料強(qiáng)度極限，且主軸輥的較大動(dòng)應(yīng)力與變形不超過極限值。

確定了優(yōu)化模型之后，采用離散變量型正交網(wǎng)格法來進(jìn)行主軸系統(tǒng)的優(yōu)化，離散變量型正交網(wǎng)格法是一種常用的離散變量尋優(yōu)方法。在優(yōu)化過程中，將選定的設(shè)計(jì)變量定義為因素，按照設(shè)計(jì)需求為設(shè)計(jì)變量確定若干個(gè)取值，每個(gè)取值對應(yīng)一個(gè)水平，列出設(shè)計(jì)因素水平表。

之后，根據(jù)優(yōu)化需求及精度選定合適的正交表，并利用正交表均勻選取網(wǎng)格法中有代表性的網(wǎng)格點(diǎn)作為計(jì)算點(diǎn)，按正交試驗(yàn)直觀分析法求得新的尋優(yōu)方向及迭代點(diǎn)。這樣，就將離散變量的優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化為方案的優(yōu)選問題，將優(yōu)化目標(biāo)作為評價(jià)指標(biāo)，利用上述提出的評價(jià)方法即可選出綜合性能較好的計(jì)算點(diǎn)，即實(shí)現(xiàn)了主軸系統(tǒng)的優(yōu)化問題。

二、主軸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化

1、首先針對安裝脹套的過渡截面，分析后發(fā)現(xiàn)脹套是依靠兩邊的擋圈定位的，沒有與過渡截面直接接觸，此處的圓角可以盡可能大一些，所以將此處圓角增大為10mm；另外對于安裝軸承定位環(huán)的軸臺(tái)，在加工時(shí)未設(shè)圓角，但經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)軸承定位環(huán)只與軸臺(tái)部分接觸，在不影響裝配的情況下，可以在臺(tái)階處留R=3mm的圓角，以防止軸臺(tái)處發(fā)生崩裂。

2、對皮帶輪與主軸連接方式進(jìn)行優(yōu)化。采用軸承蓋與定位環(huán)的結(jié)構(gòu)固定皮帶輪，不但可以減少在軸上開槽造成的強(qiáng)度損失，而且還方便拆卸。

3、將主軸中間主體部位的軸徑由原來的220mm縮小為210mm。對優(yōu)化后的主軸進(jìn)行二次分析，發(fā)現(xiàn)原危險(xiǎn)點(diǎn)位置較大應(yīng)力由90MPa降低到68MPa，其他部位應(yīng)力也更為均勻，應(yīng)力集中系數(shù)降低為1.2。另外，減小主體部位的軸徑并未影響主軸危險(xiǎn)截面的位置，并且其剛度依然符合工作需求。經(jīng)分析可知優(yōu)化過后主軸力集中現(xiàn)象得到明顯改善，提高了主軸的疲勞強(qiáng)度；另外在靜強(qiáng)度與剛度符合要求的條件下，主軸質(zhì)量減少8%，節(jié)約了材料，并且降低了加工難度。

主軸系統(tǒng)直接影響著錘式破碎機(jī)的工作性能，通過對主軸系統(tǒng)的參數(shù)和結(jié)構(gòu)優(yōu)化，從而提高主軸的綜合性能，延長了使用壽命，節(jié)約了成本，另外，為錘式破碎機(jī)性能的進(jìn)一步優(yōu)化奠定了重要的基礎(chǔ)。