圆锥破碎机腔形研究

添加人：admin 发布时间：2016/1/30 13:23:50 来源：中国破碎机网

　　0引百圆锥破碎机腔形是由破碎壁和轧臼壁所形成的工作空间，是散体物料破碎工作的场所，破碎机腔形设计的好坏，对破碎机的技术经济指标（生产率、能耗、破碎产品粒度、粒形以及破碎机衬板磨损等）影响很大111.设计合理的腔形可以极大地提高破碎机生产率，改善破碎产品粒度和粒形，降低破碎作业能耗，从而极大地提高破碎机生产厂家和用户的经济效益1231.因此，对圆锥破碎机腔形的研究是一项很有价值的工作。
　　分层破碎为探讨圆锥破碎机腔形与破碎机工作参数之间的内在关系，必须先对散体物料在破碎腔中的运动特性进行研究。根据已有研究1451，对破碎腔中散体物料运动轨迹进行研究，得到所示收穑日期：007―05―21基金项目：上海市科学技术委员会资助重点项目（055115014）的腔形分层划分，基于圆锥破碎机工作参数和结构参数，研究了破碎腔的分层破碎。
　　分层破碎是基于圆锥破碎机工作参数和结构参数，根据散体物料运动学和动力学特性对破碎腔进行分层划分，即把破碎腔划分为若干破碎带，认为物料在各破碎腔内分层破碎。散体物料依次通过各个破碎带，每通过一个破碎带时受到一次破碎壁和轧白壁的挤压破碎作用，各破碎带物料完全来自上一破碎带，经破碎壁与轧臼壁挤压破碎后完全排入下一破碎带。散体物料通过破碎腔时的全程运动轨迹为对圆锥破碎机腔形分层划分研究提供了一种方法。动锥每一运动周期所对应的圆弧轨迹可作为破碎腔分层划分边界。在所示的分层研究中，若上一破碎层物料量比下一破碎层所需物料量少，则下一破碎层发生待料现象，若上一破碎层物料量比下一破碎层所需物料量多，则上一破碎层发生堵塞现象。为使破碎腔物料流动通畅，最大可能地提高破碎机生产率，各破碎层最大物料通过量应该保证尽可能相等，从而减少破碎腔各破碎层的堵塞和待料现象。
　　基于固定质量原则和工态啮角的曲线腔形研究2.1固定质量原则及其应用为改善圆锥破碎机工作性能，提出固定质量原则并应用于圆锥破碎机腔形设计中。固定质量原则是基于分层破碎，根据挤压类破碎机工作参数和结构参数对破碎腔进行破碎分层划分，每一破碎层通过的当量物料通过量必须相等的原则。
　　基于固定质量原则的破碎腔分层划分情况如所示，根据固定质量原则得到通过量；n为摆动转速；pd为进动角；为平行区长度；4为堵塞层设计啮角；纟为第破碎层设计啮角；s为动锥底角；为堵塞层物料填充度；为第破碎层物料填充度。从而保证腔形的工作性能，有效减少破碎腔堵塞和待料现象。如所示，各破碎层当量物料通过量亦等于各破碎层面积与相应物料填充度的乘积，即线AC圆弧CE、直线EF组成，其相应面积可以由梯形ACFG近似代替，即如改善破碎腔工作性能。
　　2.2基于工态啮角的破碎腔形设计北京矿冶研究总院首先把工态啮角引入到颚式破碎机的设计中161.然而，考虑工态啮角的圆锥破碎机腔形设计在国内外尚未见报道。本文把工态啮角引入到圆锥破碎机腔形设计中，从而实现层压破碎，有效提高破碎机工作性能，改善破碎产品质量。
　　2.2.1圆锥破碎机中的工态啮角传统圆锥破碎机腔形设计一般只是保证破碎腔给排料口尺寸满足要求，破碎腔设计啮角可以有效咬住物料，腔形设计并没有相应的理论作为设计指导原则。然而，由破碎机动锥绕悬挂点运动规律所决定，破碎机工态啮角往往比腔形设计啮角大，从而影响破碎机工作性能和破碎产品质量。如a所示，圆锥破碎机动锥受力点A的设计啮角为24°，而破碎机在工作中的工态啮角达到32°接近或者超过散体物料与破碎机衬板之间摩擦角的两倍，在工作中散体物料不能有效地被咬住。2.2.2工态啮角在腔形设计中的应用为改善破碎腔工作性能，本文基于工态啮角对圆锥破碎机腔形进行改进设计，如b所示，破碎腔A点的设计啮角为24°改进设计前工态啮角为32°改进设计后A点工态啮角为28°有效减小了破碎腔A点工态啮角。此外，通过优化改进设计后的轧臼壁曲线，完全可以保证b中A点的工态啮角为其设计啮角24°从而提高破碎机工作性能，改善破碎产品质量。
　　基于散体物料运动特性和工态啮角对圆锥破碎机破碎腔进行分层研究，如所示，圆锥破碎机破碎腔被划分为若干破碎层，取第0层（堵塞层）作为研究对象。第0破碎层由圆弧段AD、直线段DG、圆弧段GF、直线段FE、圆弧段EB和直线段BA所组成。取直线段BA的中点H为受力点，分析其工态啮角，HI方向为动锥在H点的压力方向，1A为HI与圆弧FG交点I的法线方向，定义HI方向与1A方向夹角p为第0破碎层的工态啮角，有物料与破碎机衬板之间的摩擦角。
　　一般地，在圆锥破碎机腔形设计中要求啮角P、氏满足式（4）所示的关系。如所示，破碎腔M点以下，工态啮角要求满足式⑷中的然而在破碎腔M点以上，工态啮角可以放宽要求（式（4））。这是由于在破碎腔M点以上，破碎腔主要使物料顺利导入和形成密实的物料层，故而可以放宽破碎腔工态啮角要求。
　　2.2.3基于固定质量原则和工态啮角的圆锥破碎机腔形设计新方法由于圆锥破碎机腔形设计必须满足相关设计标准和要求，因而圆锥破碎机腔形设计中各破碎层设计不能严格满足固定质量原则。为提高破碎机破碎腔工作性能，必须减小设计腔形与满足固定质量原则和工态啮角的理想腔形之间的差别。为此，提出破碎腔各破碎层当量物料通过量标准差Td和各相邻破碎层工态啮角之差的标准差a作为腔形设计原则：层工态啮角之差的平均值；K为破碎层总数。
　　在圆锥破碎机腔形设计中，应尽量减小T和a的值，从而尽量减小实际设计的腔形与完全满足固定质量原则的理想腔形之间的差别。
　　综上所述，基于层压破碎、固定质量原则和工态啮角，提出腔形设计新方法如下：①基于破碎机工作参数、结构参数和散体物料运动学规律，对破碎腔进行分层研究；②基于，圆锥破碎机腔形与破碎机性能参数和结构参数相关，因而取这些性能参数和结构参数作为设计变量：行程。
　　圆锥破碎机破碎腔各破碎层当量物料通过量标准差Td与各破碎层工态啮角之差的标准差a可反映破碎机实际腔形与完全符合固定质量原则和满足工态啮角的理想腔形之间的差别，这两个标准差的值越小，表明与理想腔形越接近，因此，以T和a作为目标函数。这是一个多目标优化问题，采用统一目标法，分别取1/T，lm和l/amin作为加权因子，多目标优化目标函数为4算例分析与样机实验bookmark3圆锥破碎机腔形优化的约束条件主要是设计变量的边界约束和性能约束，即其中，Xi为设计变量第i项；Ximin.Ximac为设计变量第i项边界值，可由经验值或相关标准确定；Q和Pcss为圆锥破碎机性能约束，分别为生产率约束和标定排料粒度约束，生产率和破碎产品粒度求解可以