基于总体平衡模型的圆锥破碎机破碎过程研究

添加人：admin 发布时间：2015/11/16 15:45:18 来源：中国破碎机网

　　1江西科技师范学院专科部机电系江西南昌330038 2捷普科技（上海）有限公司3江西铜业公司德兴铜矿大山选厂4上海交通大学5华东交通大学机电学院破磨推破碎机广泛用于矿山、冶炼、建材、公路、ISI铁路水利和化工等众多部门，是脆性物料中细碎的主要设音之一。国产锥破碎机于上世纪70年代仿制成功，但由于设计保守、机器笨重、能耗高、操作不便，特别是破碎产品粒形多以针片状为主，严重影响使用部门的生产效率和经济效益。国外同类产品自上世纪80年代以来，基于先进层压粉碎理论，采用现代设计方法对传统圆推破碎机进行改进设计，开发出能耗低效率高产品粒形整齐的现代高能液压锥破碎机。为缩短与国际先进水平的差距，基于总体平衡模型，采用现代设计方法，对影响国产圆推破碎机破碎产品粒形的关键因素进行深入分析，建立圆锥破碎机散体物料粉碎过程操作模型，为开发现代新型高能液压圆锥破碎机奠定理论基础。
　　1基于总体平衡模型的圆锥破碎机操作模型过程“研究中首先提出，试图利用矩阵模型来表达煤炭的粉碎过程，并由学者Lynch，AJ于1977年在碎矿和磨矿流程”研究中芫善，取得良好的效果。
　　本文基于总体平衡模型，对圆推破碎机破碎过程进行深入分析，得到如所示的物料破碎过程模型。物料粉碎过程包括破碎前的给料施破择过程主要是粒度物料在破碎过程中由于尺寸过小，容易处于大颗粒的空隙中，从而直接通过破碎带而得不到破碎作用。破碎选择过程s.主腠述物料粉碎过程中只有部分物料参与粉碎作用，故破碎过程是选择性的，可由概率统计理论来描述。破碎过程B是破碎机对选择过程中所选中物料进行粉碎作用并描述其粉碎后粒度分布情况。分级c.+1对该破碎层粉碎后的物料进行分级作川图〗所示的破过程模型可州式⑴表不由丁-圆锥破碎机主要用卜巾细粉碎。破碎层物料粒度尺寸相差不大。故图〗中给料分级q为。
　　排料分级为n.故式⑴i「r简化为式（2）多次粉碎事件。冉经排料il料腔外。其总体破！过程模型揸苦1~个凼1所示单次破碎事情的总和如式：⑶所*绕破碎机中心线作旋摆运动，破碎壁不断靠近与远离轧臼壁，破碎腔中物料受破碎壁与轧臼壁挤压而粉碎。物料从破碎腔给料口进入，经多次粉碎后从料口排出腔外，完成一次破碎过程操作。推破碎机操作模型是描述物料粉碎过程模型，深入研究影响操作模型的关键因素可以实现对操作模型的控制，进而对破碎机工怍注能进行控制和优化，并建立产品粒形优化模型，为新型圆推破碎机研制奠定理论基础。破碎机操作模型是对物料粉碎过程的数学描述，从操作模型可以直接计算出物料破碎后的产品粒度分布，故对操作模型的研究与控制就是对破碎机产品粒形的研究与控制。已有研究与工程实践经验表明，影响破碎产品粒度的关键因素包括破碎机性能因素、破碎腔结构因素及破碎机操作情况。性能因素主要是影响破碎机工作性能的关键因素，包括动锥摆动速度"、进动角％偏心距及排料口摆动行程。破碎机结构因素主要是破碎腔型结构，包括平行区长度/、闭边排料口尺寸css、破碎腔啮角及动推底角破碎机操作因素主要是对破碎机的给料情况、给料粒度分布情况、给料是否均匀、给料是否充分等等。
　　2.1破碎机性能因素bookmark4破碎机生产率与破碎产品粒形是一对矛盾体，两者之间相互制约。工作性能因素是通过影响破碎机生产率进而影响破碎产品粒形。动锥摆动速度“越大，物料通过破碎腔时所受冲击次数越大，物料粒形越整齐，但"值过大，物料生产下降。动锥摆动速度"越小，不但破碎产品粒形变坏，破碎机生产率也下降，故动推摆动速度存在一个最佳值。在破碎腔型结构参数确定的前提下，进动角y决定破碎机偏心距及排料口摆动行程大小。进动角y越大，物料在破碎腔中受到更大冲击，粉碎效果改善，同时对物料运动学性能有利，破碎机生产率提高，但破碎机整机动力性能恶化。进动角y越小，物料粉碎效果变差，生产率下降，但机器动力性能改善。故在破碎机整机性能允许的前提下，进动角亦取大值。
　　破碎机结构因素主要是破碎腔型结构参数。在工怍性能参数确定的前提下，破碎腔型对破碎产品粒形有决定性影响，腔型设计的优劣直接影响破碎产品粒形情况。平行区长度/和闭边排料口尺寸CSS是为检查物料是否粉碎到用户要求粒度而设计怕，同时也是影响破碎机生产率的关键因素之一。平行区越长和闭边排料口尺寸越小，粒形改善，但生产率下降，平行区越短和闭边排料口尺寸越大，粒形变坏，但生产率提高，故在一定的工怍性能参数前提下，存在一最走平行区长度，而CSS由用户确定。破碎腔啮角是影响物料层压粉碎效果的关键参数之一。为使物料在破碎腔中实现良好的粉果，破碎腔卩啮角亦取小，但必须保证闭边排料口尺寸CSS，否则破碎腔高度增加，机器重量增加。动推底角“越大，有利于物料以自由落体方式通过破碎腔，破碎机生产率提高，但破碎产品粒形可能得不到保证，动推底角《越小，物料产品粒形改善，但生产率下降。破碎机设十必须兼顾产品粒形整齐与生产率提高。
　　2.3破碎机操作因素bookmark6破碎机操作情况对物料破碎产品粒形影响艮大，给料物料粒度分布均匀及均匀给料可大大改善破碎产品粒度。
　　综上所述，直接影响推破碎机性能的关键因素包括主S由旋摆速度“（r/ran）、进动角y（°>、动锥底角《（>、破碎腔平均《0（>、破碎腔平行区长度/（m>.关键因素的好坏直接影响破碎机性能的优劣。为提高破碎机性能，提高破碎机产量与改善破碎产品粒型，必须研究建立以上各关键因素与破碎机性能之间的关系模型，实现对以上各关键因素的优化设计，为开发新型的、高效的、节能的现代圆推破碎机奠定理论基础。在本文中，对圆推破碎机物料破碎过程操作模型的控制，提供了一个可以对影响推破碎机性能的关键因素进行优化的新途径。
　　PYB1750圆锥破碎机产品粒形计算实例分析bookmark7 3.1基于影响圆锥破碎机操作模型的关键因素的破碎腔分层破碎研究bookmark8物料由给料口进入破碎腔，经过破碎壁与轧臼壁若干次挤压破碎后从料口排出腔外。为提高破碎机生产率，一般要求物料在破碎腔中以自由落体方式经过破碎腔。根据物料自由落体运动性质与动推运动规律，可以对破碎腔进行分层研究，得到推破碎机分层破碎研究模型。
　　本文对圆推破碎机操作模型的研究是基于物料层压粉鹏论进行的，故对破碎腔进行分层研究时，只对堵塞点以上的破碎腔型区域进行分层划分，因为破碎腔堵塞点以上区域为层压破碎区域，破碎腔堵塞点以下区域是为验证物料破碎是否达到合格破碎产品而设计，故主要以单颗粒粉碎为主，在本文中不予考鼠居上文分析，影响锥破碎机操作模型的关键因素包括破碎机性能因素与结构参数因素。性能因素主要是破碎机工作性能参数，包括动锥摆动速度》，进动角y、偏心距e及排料口摆动行程。当破碎机结构参数确定时，偏心3巨e及排料口摆动行程由进动角y确定。破碎机结构参数包括破碎腔型平行区长度/，其中动推罢动速宴》、进动角g、平行区长度l、破碎腔及动锥底角《为主要关键参数。本文重点分析动锥旋摆速度“和平行区长度l对物料破碎过程操作模型的影向。居物料在破碎腔中自由落体运动特性和相应主要工怍注能参数对PYB1750锥破碎机破碎腔进行分层破碎研究，其分层破碎模型如所示。
　　为使物料以自由落体方式通过破碎腔，需要把传统PVB1750锥破碎机的主轴转函是高到455r/nir%其相应平行区长度分别取为150nn、100nn、50nm及0nn.分别对以上各种情况进行破碎腔分层研究，得到类似于所示分层破碎。从可知，物料经过多次破碎壁与轧臼壁的粉碎作用后，排出破碎腔外。每经过一个破碎层，物料受到一次层压粉碎乍用，滕应数学模型如式（2）所示。综合各破碎层对物料层压破碎作用，可得到如式（3）所示锥破碎机操乍模型。结合各破碎层对物料的层压破碎特性，式（4）、式（5）所示的选择函数破碎函数和式（3）所示的锥破碎机操作，对锥破碎机物料层压破碎过程进行计算机仿真研究，得到如所示的锥破碎机各破碎层破碎产品筛下百分比曲线图。
　　从可知，提高破碎机主轴链，长度可以有提高破碎产品质量，转速为455r/nin，平行区长度分别为150rrn、100nn、50nm及0n时，小于排料口的破碎产品筛下百分比分别为56%、62%、67%及7Z5%，极大地改善了破碎产品粒形。
　　a、4fc、4c、4d中都有若干条筛下分布曲线，各条曲线分别代表物料在各破碎层挤压破碎后的筛下分布，其中最上部曲线代表排出破碎腔的产品筛下分布。
　　锥破碎机操作胃及改进设计后PYB1750锥破碎机用于某破碎机生产厂家，经物理样机验证模型的可靠性。此外，由于破碎机主轴转速的大大提高，对破碎机整机动力性能要求大大增加，主轴寿命大大减少，为改善破碎机整机动力性能，必须对破碎机传动机构进行改进设计。
　　⑴基于总体平衡，提出锥破碎机破碎过程操作，建立锥破碎机破碎产品粒形分布计洲⑵深入分析影向破碎产品粒形的厉因素并用其对PYB1750锥破碎机进行改进设计。
　　⑶以改进设十后的PYB1750锥破碎机为算例进行破碎产品粒形十算机方真分析，经破碎机厂塍理样机验证模型的可靠注。