מגרסה לגודל פחם, הידוע גם בשם מגרסה רולר, משמש בעיקר לריסוק חומרים דרך שני גלילים. כל רולר מונע על ידי מנוע נפרד, והמנוע מניע את גלגלת הרצועה בזמן העבודה, כך ששני הגלילים מבצעים סיבוב יחסי. בשלב זה מוסיפים את החומר מנמל ההזנה בין שני הגלילים, והחומר מוכנס בין שני הגלילים על ידי כוח החיכוך ושיניים של הגלגלת, שנמעכת ונפרקת. מגרסה פחמית משמשת בעיקר לפעולת ריסוק בינונית ועדינה של עפרות קשיות בינוניות-. שיני הגלגול של המגרסה מושפעות מכוחות מקיפים כמו פגיעת חומר ומשקל מת בשימוש, כך שקל ללבוש אותה. שחיקה של שיני גלגול לא רק תשפיע על יעילות העבודה, אלא גם תגרום נזק למגרסה עצמה. במהלך העיבוד והייצור, שיעור ההתאמה בין שיני הגליל למשטח המגע של גוף הגליל אמור להגיע ליותר מ-90%, שזו התאמה קשה. ברגע שהבלאי מופיע עם הרווח התואם, הבלאי יגדל עוד יותר תחת שחיקה מתמשכת של החומר, כך שהמגרסה נמצאת במצב סכנה נסתר. יחד עם זאת, בלאי יוביל לפציעת גוף גלגול, סדקים של שיניים גלגול, נפילה מקומית, עיוות בריח הידוק או שבירה, קשה לפרק בעת החלפת שיני גלגול שוב. ניתן לראות שהשיניים של גליל ריסוק הן החלקים הקלים ביותר ללבישה והצריכה גדולה. לכן, חומר q345 נבחר לביצוע ניתוח מתח של אלמנטים סופיים על סוג מסוים של גליל ריסוק. חומר הריסוק הוא גרניט, שחוזק הלחיצה שלו הוא 100mpa פחות או שווה ל-Less או שווה ל-250mpa, והגבול העליון שלו של 250mpa מוחל על החריץ של גליל ריסוק לצורך העמסה. בחירת שיני גלגול עם עמידות טובה בפני שחיקה חשובה מאוד לשיפור יעילות העבודה של מגרסה גלילית. יש לבחור את החומר באופן סביר בהתאם לגודל שיני הגלגול ולמאפייני החומרים שיש למעוך, כדי למקסם את הביצועים והפוטנציאל של חומרים עמידים-לבלאי שונים, לשפר את חיי השירות שלהם ולהפחית את צריכת החומרים.
מאמר זה דן בעיקר בבחירת החומר שלמגרסה לגודל פחםרולר, ומדגים את הרציונליות של בחירת החומר באמצעות ניתוח כוח אלמנטים סופיים. פלדה בעלת חוזק גבוה מסגסוגת נמוכה היא בחירה בתכנון וייצור של פורצי גלילים. פלדת סגסוגת נמוכה-רגילה בעלת חוזק גבוה- היא סוג של פלדת סגסוגת-נמוכה רגילה המכילה כמות קטנה של אלמנטים סגסוגים (ברוב המקרים הכמות הכוללת אינה יותר מ-3%), החוזק שלה גבוה יחסית, הביצועים המקיפים טובים יחסית, ובעלת עמידות בפני קורוזיה, עמידות בפני שחיקה, ביצועי ריתוך נמוכים וביצועי ריתוך טובים יותר. בתנאי של חיסכון של הרבה יסודות סגסוגת נדירים (כגון ניקל וכרום), בדרך כלל ניתן להשתמש בפלדת סגסוגת נמוכה- רגילה מעל 1.2ט עד 1.3טון פלדת פחמן, וחיי השירות וטווח השימוש שלה ארוכים בהרבה מפלדת פחמן. טבלה 1 מציגה את ההרכב הכימי של פלדה נפוצה מסגסוגת נמוכה. טבלה 2 מציגה את המאפיינים המכאניים העיקריים של פלדת סגסוגת נמוכה של גליל מגרסה.
התוכנית היא תוכנת אלמנטים סופיים של abaqus. מכיוון שמבנה גליל הריסוק יצוק כמכלול, בתהליך הניתוח והחישוב, כל גליל הריסוק כחומר שלם רציף, אחיד, שצפיפותו ρ, מודול אלסטי e ויחס poisson: זהה, כלומר כאשר החומר הוא q345 פלדת סגסוגת נמוכה.
עבור ניתוח מתח האלמנטים הסופיים של רולר המגרסה הפחם, מודל האלמנטים הסופי של רולר המגרסה הוקם לראשונה בסביבת abaqus/cae. סוג האלמנטים של המגרסה היה c3d4, ומספר האלמנטים היה 96126 ומספר הצמתים היה 18661 לאחר חלוקת הרשת. כאשר תנאי הגבול נקבעים, כל האילוצים למעט סיבוב סביב הציר המרכזי מוחלים על החור הפנימי של גליל השן. במהלך ההעמסה, העומס המוגבל של החומר הכתוש (בהנחה שמשטח השיניים נתון ללחץ פיזור אחיד של החומר) מופעל על פני גלילת השיניים, וגודלו הוא 250mpa. לאחר השלבים שלעיל, המתח והלחץ בתהליך העבודה של גלגול שן מגרסה מתקבלים על ידי פתרון הבעיה עם abaqus, והמתח המבני הסטטי מוצג באיור 3. ניתן לראות מאיור 3 שערך המתח המרבי הוא 403mpa כאשר הלחץ האחיד של 250 mpa מופעל על פני השטח של גליל הריסוק, אשר ערך 35 גדול יותר של גליל הריסוק. פלדה. עם זאת, הערך המרבי ממוקם באזור הקטן של זווית הקשת החיצונית של הרשת בקצה השמאלי של חריץ השן. בהתחשב בכך שהקצה נוטה פחות להיסחט על ידי חומרים במהלך הפעולה בפועל של גליל הריסוק, המצב האפשרי של תנובה באזור קטן זה אינו נחשב. עבור רוב האזורים של חריץ הלחץ של גליל ריסוק, ערך הלחץ g פחות או שווה ל-300mpa, פחות מערך גבול התפוקה של חומר פלדה q345, ביחס לחומר יש עודף, החומר אינו מתרחש דפורמציה פלסטית. באופן כללי, החלק הפחות לחוץ מופיע במקום בו הכוח קטן, משטח המגע מועט והמבנה חלק יתר על המידה. המקומות בהם הלחץ גדול יותר מרוכזים במקומות בהם הלחץ גדול יותר והזווית החדה המקומית מוגזמת, דבר העולה בקנה אחד עם המצב בפועל ויש לו אמינות.