Стандартный метод расчета корпуса мельницы, описанный в [1], рассматривает корпус как балку кольцевого сечения, закрепленную на двух шарнирных опорах. При данном подходе невозможно учесть влияние отверстий и концентраторов напряжений, а также реальное закрепление корпуса (жестко к двум днищам, вращающимся в подшипниках скольжения). Эти недостатки позволяет устранить использование в качестве конструкторской среды при проектировании CAD/CAM/CAE-системы Unigraphics NX2, в которой можно осуществить расчет деталей и узлов методом конечных элементов.

Идея метода конечных элементов заключается в замене сплошного тела системой плоских или объемных элементов конечных размеров, соединенных в узлах. Форма элементов выбирается в зависимости от формы тела в целом или отдельных его областей. Соединения в узлах могут быть жесткими, шарнирными, податливыми. В общем случае элементы могут иметь разную форму, разные размеры и даже разную мерность. Выделенный элемент обладает теми же физическими свойствами, что и среда в месте его расположения.

Создание модели корпуса начато с конструкторской проработки существующей документации. Сначала в модуле Modeling системы Unigraphics NX2 созданы модели деталей корпуса. Все модели имеют реальные размеры и материалы.

Далее создана модель сборки корпуса с использованием ранее созданных деталей. В файле сборке детали соединены в соответствии с их расположением в пространстве и относительно друг друга.

Затем проверено наличие зазоров, перемещений и геометрических отклонений конструкции. На основании полученной модели корпуса (рисунок 1) выполнены необходимые прочностные расчеты (в модуле Structure системы Unigraphics NX2).

Корпус является одной из основных частей мельницы и испытывает воздействие как статических, так и динамических нагрузок, вызываемых массой тел, центробежными силами. Он испытывает также удар­но-вибрационные и тепловые воздействия. Все это наряду с абразивным дей­ствием измельчаемого материала требует учета при выборе запасов прочности и качества материала. Основную нагрузку принимают на себя стенки корпуса толщиной b. Для обеспечения надежного функционирования корпуса необходимо, чтобы максимальные напряжения, возникающие в ней под воздействием внешних сил, не превышали допустимого значения.

Рисунок 1 Модель корпуса

Корпус условно разделен на 7 участков, на которых расположены различные внутримельничные устройства:

1) пересыпное устройство;

2) элеваторная решетка;

3) классификатор;

4) классифицирующая перегородка;

5) конусная бронефутеровка;

6) межкамерная перегородка;

7) гладкая бронефутеровка.

В каждой из камер помимо устройств находится материал с мелющими телами. Поэтому принято, что на корпус действуют три вида нагрузок: собственный вес корпуса G, вес внутримельничных устройств G₁÷G₇, вес мелющих тел и материала в каждой из камер мельницы F₁÷F₇ (рисунок 2).

Корпус жестко крепится к днищам мельницы, которые имеют одну степень свободы – вращение относительно продольной оси, поэтому в качестве граничных условий выбрана жесткая заделка по граням, прилегающим к днищам, т.е. обеспечена невозможность перемещения этих граней по всем направлениям, но оставлена возможность вращения относительно продольной оси.