遲海濤

伊春鹿鳴礦業(yè)有限公司

大型旋回破碎機(jī)腔型優(yōu)化

遲海濤

伊春鹿鳴礦業(yè)有限公司

當(dāng)前，隨著礦山企業(yè)對于礦量的需求不斷在增加，旋回破碎機(jī)也需要具有良好的生產(chǎn)能力以及很高的產(chǎn)品質(zhì)量，若是利用傳統(tǒng)的腔型設(shè)計，在一定意義上就很難有效的滿足礦石企業(yè)對于礦石的破碎需求。所以，對大型旋回破碎機(jī)腔型實(shí)施優(yōu)化非常重要。本文就對大型旋回破碎機(jī)腔型設(shè)計及優(yōu)化進(jìn)行分析和探討。

大型旋回破碎機(jī)；腔型優(yōu)化

1 大型旋回破碎機(jī)基本結(jié)構(gòu)及工作原理

旋回破碎機(jī)用于礦石的初碎階段，要求有較大的進(jìn)料口，所以定錐設(shè)計為倒錐形。根據(jù)排料口調(diào)節(jié)方式和動錐支撐方式的不同可將旋回破碎機(jī)分為機(jī)械式和液壓式，機(jī)械式旋回破碎機(jī)調(diào)節(jié)排料口困難，已停止生產(chǎn)；液壓式旋回破碎機(jī)又可分為底部單缸和頂部單缸液壓旋回破碎機(jī)。目前應(yīng)用較普遍的是底部單缸液壓旋回破碎機(jī)。

旋回破碎機(jī)基本結(jié)構(gòu)包括動錐、定錐、偏心軸套、液壓缸和傳動軸等。在動錐的外表面和定錐的內(nèi)表面裝有襯板，當(dāng)襯板磨損或損壞后可方便的更換，保證破碎機(jī)持續(xù)高效的運(yùn)行。動錐軸安裝于偏心軸套內(nèi)，下端裝有球面軸瓦，可保證動錐的旋擺運(yùn)動，減少磨損，動錐上端支撐于橫梁中部套筒內(nèi)。機(jī)體下部的液壓缸提供動錐上下運(yùn)動的動力，可滿足排料尺寸不同的要求，同時當(dāng)物料中含有不可破碎的雜物時，液壓缸收縮，動錐下降，使雜物排出破碎機(jī)，保證破碎機(jī)正常工作。

旋回破碎機(jī)正常工作時，動力經(jīng)由傳動系統(tǒng)帶動偏心軸套轉(zhuǎn)動，插入偏心軸套內(nèi)的動錐軸就跟隨偏心軸套轉(zhuǎn)動。由于動錐做繞整機(jī)中心線的偏心轉(zhuǎn)動，使得動錐不斷靠近和遠(yuǎn)離定錐，當(dāng)動錐靠近定錐時，物料就受到動錐與定錐的擠壓，若擠壓力大于物料內(nèi)部的凝聚力，物料就會發(fā)生破碎；當(dāng)動錐遠(yuǎn)離定錐時，擠壓破碎后物料就會下落，在排料口附近小于排料口尺寸的物料由于自重及物料相互間的擠壓排出破碎腔，成為旋回破碎機(jī)產(chǎn)品。

2 大型旋回破碎機(jī)腔型設(shè)計

2.1 大型旋回破碎機(jī)初級腔型參數(shù)設(shè)計

本文以1400mm作為最大給料粒徑，依據(jù)排粒粒徑及最大給料粒徑，進(jìn)行排料口尺寸和破碎機(jī)進(jìn)料口設(shè)計，將進(jìn)料口尺寸B設(shè)計為1525mm，將破碎機(jī)產(chǎn)品粒徑控制在0mm-350mm范圍內(nèi)，初選排料口尺寸b設(shè)計為175mm，在旋回破碎機(jī)初級腔型設(shè)計中，采取單顆粒破碎理論進(jìn)行破碎腔的基本結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計。

旋回破碎機(jī)的基本結(jié)構(gòu)參數(shù)如下：動錐上部直徑DS、破碎腔高度參數(shù)H、定錐底部直徑參數(shù)D1、懸掛點(diǎn)高參數(shù)Ho、嚙角參數(shù)α、進(jìn)料口偏心距eO、定錐底部直徑參數(shù)D、偏心距e。

通過確保破碎機(jī)腔結(jié)構(gòu)參數(shù)的合理性，來保證物料加工排除破碎機(jī)的正常運(yùn)行。在本文中，將定錐底部直徑參數(shù)設(shè)計為2745mm，定錐底部直徑參數(shù)設(shè)計為3136.9mm，進(jìn)料口偏心距設(shè)計為6mm。為保證工作狀態(tài)下嚙角不大于物料及襯板摩擦角的兩倍值，以保證旋回破碎機(jī)能夠正常將物料破碎。

2.2 大型旋回破碎機(jī)初級腔形曲線構(gòu)建

旋回破碎機(jī)基本腔形本科動錐曲線段、定錐出料口直線段、定錐進(jìn)料口直線段、定錐曲線段、動錐進(jìn)料口直線段與動錐出料口直線段等構(gòu)成。依據(jù)其腔形曲線，采取三維軟件進(jìn)行模型構(gòu)建，通過UG軟件中表達(dá)式命令進(jìn)行腔形曲線表達(dá)式繪制，并通過規(guī)律曲線命令作基本腔形曲線繪制，確保動錐排料口直線下端點(diǎn)與定錐底面保持300mm距離，以保證通過動錐進(jìn)行排料口尺寸調(diào)節(jié)，從而獲得不同粒徑產(chǎn)品，通過回轉(zhuǎn)命令進(jìn)行實(shí)體模型生成，形成模型仿真。

3 大型旋回破碎機(jī)腔型存在的不足及優(yōu)化

當(dāng)前，大型旋回破碎機(jī)腔型仍存在著一些不足，如生產(chǎn)能力較低，存在破碎層堵塞問題，為確保其整體生產(chǎn)能力，提高其破碎效果，提出基本腔型優(yōu)化措施，以實(shí)現(xiàn)其綜合效益。依據(jù)旋回破碎機(jī)設(shè)計與應(yīng)用要求，在進(jìn)行破碎機(jī)腔型優(yōu)化時，將其生產(chǎn)能力及產(chǎn)品粒度作為目標(biāo)函數(shù)，目標(biāo)函數(shù)式如下：

其中P(150)代表的是粒徑低于150mm產(chǎn)品在總產(chǎn)品質(zhì)量中所占有的分?jǐn)?shù)。

依據(jù)目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行變量設(shè)計，通過改變破碎機(jī)腔型結(jié)構(gòu)的具體參數(shù)值可以獲得不同性能旋回破碎機(jī)，為實(shí)現(xiàn)破碎機(jī)生產(chǎn)能力高的同時提高產(chǎn)品質(zhì)量，需要進(jìn)行設(shè)計優(yōu)化，以最合理的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計，合理設(shè)計變量，明確約束條件。依據(jù)旋回破碎機(jī)腔形所具備的幾何特征，綜合考慮破碎腔內(nèi)部層壓破碎特性及運(yùn)動特性，合理設(shè)計破碎腔型優(yōu)化設(shè)計的約束條件。為確保動錐附近物料以自由落體方式經(jīng)過破碎腔，需要構(gòu)建主軸轉(zhuǎn)速約束條件，構(gòu)建填充度約束條件以避免破碎堵塞問題發(fā)生。在明確約束條件的基礎(chǔ)上構(gòu)建數(shù)學(xué)函數(shù)，進(jìn)行目標(biāo)函數(shù)最優(yōu)解求解，本文采取目標(biāo)法進(jìn)行最優(yōu)解求解，求解過程中將目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行分化，視為多目標(biāo)優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，將其他相關(guān)的目標(biāo)函數(shù)作為一定的約束性條件。

采取仿真試驗進(jìn)行驗證表面，通過設(shè)計參數(shù)優(yōu)化后，旋回破碎機(jī)其生產(chǎn)能力及產(chǎn)品質(zhì)量均獲得了一定提升，且在生產(chǎn)過程中不存在堵塞問題，整體效益明顯提升。

結(jié)語

總之，大型旋回破碎機(jī)是采礦行業(yè)中常用且必備設(shè)備之一，其主要功能在于對礦石進(jìn)行初級的破碎。因此通過不斷優(yōu)化大型旋回破碎機(jī)的腔型，努力提升破碎機(jī)的產(chǎn)品質(zhì)量水平和運(yùn)行性能，這對于提升企業(yè)運(yùn)作效率和綜合效益，提高采礦企業(yè)礦石產(chǎn)品質(zhì)量具有意義深遠(yuǎn)。

[1]畢秋實(shí).大型旋回破碎機(jī)腔形優(yōu)化設(shè)計及離散元仿真驗證[D].吉林大學(xué),2014.

[2]馮啟飛.基于離散元理論的旋回破碎機(jī)破碎性能分析及腔型優(yōu)化[D].湖南大學(xué),2014.