擠壓類破碎機工作機理和工作性能優(yōu)化研究.pdf

1、擠壓類破碎機是散體物料破碎的主要設備，廣泛應用在冶金礦山工業(yè)、建材工業(yè)、筑路工業(yè)、化學工業(yè)和硅酸鹽工業(yè)中。然而，國產(chǎn)擠壓類破碎機設計比較保守、機器笨重、效率比較低下、能耗高和破碎產(chǎn)品質量與國外產(chǎn)品相比差距還比較大。 自從20世紀中后葉開始，國外研制開發(fā)出集層壓腔形、高擺頻和合理擺動沖程于一身的現(xiàn)代高能擠壓類破碎機，這些破碎機集機、電、液技術于一體，實現(xiàn)了遠程自動監(jiān)控、自動清腔、自動過載保護等先進功能，從而極大地提高了破碎機工作性

2、能，改善了破碎產(chǎn)品質量，提高了破碎機廠家和用戶的經(jīng)濟效益。 然而國產(chǎn)擠壓類破碎機自從20世紀中葉仿制成功以來，未得到大的發(fā)展，其技術水平基本停留在國外先進水平的第一代和第二代水平上。因此，為改善國產(chǎn)擠壓類破碎機工作性能，提高我國裝備制造業(yè)技術水平，本文基于先進破碎理論-層壓破碎，采用現(xiàn)代優(yōu)化設計技術，以圓錐破碎機為研究對象，對擠壓類破碎機工作機理和工作性能進行了深入研究，建立擠壓類破碎機生產(chǎn)率、破碎產(chǎn)品粒度和腔型的多目標規(guī)劃模型

3、，為研制開發(fā)具有完全自主知識產(chǎn)權的新型、高效、節(jié)能和環(huán)保的現(xiàn)代高能擠壓類破碎機奠定理論基礎。 圍繞如何實現(xiàn)這些目標，本文在上海市科委和某大型破碎機企業(yè)合作項目的支持下，將研究課題定位于擠壓類破碎機工作機理和工作性能優(yōu)化研究。全文從破碎機工作機理和工作性能的不同角度展開，在層壓破碎理論、擠壓類破碎機生產(chǎn)率模型、層壓曲線腔型模型、腔形設計方法、破碎產(chǎn)品粒度分布模型和多目標規(guī)劃模型等方面實現(xiàn)了突破。 本文主要包括下述主要工作和

4、結論： (1)總結歸納了國內外層壓破碎研究成果，探討了在擠壓類破碎機上實現(xiàn)層壓破碎的優(yōu)越性、基本前提和可行性，對擠壓類層壓破碎機關鍵使能技術進行了概述。 (2)對破碎機和破碎腔內散體物料的運動特性進行了深入研究，探討了破碎機和散體物料運動狀態(tài)對破碎機工作性能的影響，建立擠壓類破碎機破碎腔內散體物料運動軌跡模型，提出擠壓類破碎機分層破碎特性，為破碎腔進行分層研究和設計奠定基礎。 基于破碎機和散體物料運動學和動力學特

5、性，建立擠壓類破碎機生產(chǎn)率模型。對影響破碎機生產(chǎn)率的關鍵結構參數(shù)和工作參數(shù)進行深入研究，建立生產(chǎn)率與各關鍵因素關系模型。以改進型國產(chǎn)PYB900圓錐破碎機為研究對象，對破碎機生產(chǎn)率進行了研究，對影響破碎機工作性能的各關鍵結構參數(shù)和工作參數(shù)(包括偏心套轉速、動錐大小、動錐底角、進動角、排料口擺動行程、閉邊排料口尺寸、平行區(qū)長度等)進行了定性和定量分析，從而驗證了生產(chǎn)率模型的可行性和可靠性。 (3)利用RMT-150B巖石力學試驗系

6、統(tǒng)對石灰石散體物料層壓破碎過程進行了試驗研究，對試驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計回歸分析，得到擠壓類破碎機層壓破碎過程選擇函數(shù)模型和破碎函數(shù)模型，為對層壓破碎產(chǎn)品粒度計算分析提供理論依據(jù)。 基于層壓破碎原理、總體平衡模型和分層破碎特性，對擠壓類破碎機破碎腔內散體物料破碎過程進行了深入研究，結合散體物料破碎矩陣模型，建立擠壓類破碎機破碎腔內散體物料層壓破碎過程操作模型，揭示了擠壓類破碎機層壓破碎過程的本質原因，為對破碎產(chǎn)品粒度分布研究和優(yōu)化奠定基

7、礎。 以改進型國產(chǎn)PYB900圓錐破碎機為研究對象，對破碎機破碎產(chǎn)品粒度分布進行了深入研究，建立破碎產(chǎn)品粒度與影響破碎機工作性能的各關鍵因素關系模型，對各關鍵因素進行了定性和定量分析。 (4)基于分層破碎特性，結合擠壓類破碎腔工作特性，提出適用于擠壓類破碎機設計的固定質量原理，并應用于對擠壓類破碎機曲線腔形的研究，有效減少或消除了擠壓類破碎機破碎腔各破碎層的堵塞和待料。在擠壓類破碎機破碎腔研究中，引入工態(tài)嚙角概念，保證了

8、破碎腔的咬入特性，提高了破碎機工作性能。 基于層壓破碎原理、分層破碎特性、固定質量原理和工態(tài)嚙角要求，建立擠壓類破碎機層壓曲線腔形模型，提出層壓曲線腔形設計新方法。 (5)為研制開發(fā)高效擠壓類層壓破碎機，基于擠壓類破碎機工作機理和工作性能研究，建立擠壓類破碎機生產(chǎn)率、破碎產(chǎn)品粒度和腔型的多目標規(guī)劃模型。 結合圓錐破碎機多目標規(guī)劃問題，對擠壓類破碎機多目標規(guī)劃模型的求解方法進行了深入研究，采用基于K-T方程的系列二

9、次規(guī)劃算法對多目標規(guī)劃模型進行求解。此外，還以日本神戶制鋼有限公司的AUTOFINE36圓錐破碎機為研究對象，利用多目標規(guī)劃模型進行多目標優(yōu)化研究，驗證了模型的可行性和可靠性。 (6)基于擠壓類破碎機工作性能模型和多目標規(guī)劃模型，研制開發(fā)破碎機優(yōu)化設計軟件原型系統(tǒng)，可以對破碎機工作性能參數(shù)進行分析和優(yōu)化。以系列國產(chǎn)圓錐破碎機PYB900、PYB1200、PYB1750和PYB2200等為研究算例，對破碎機進行了多目標優(yōu)化研究。此

10、外，還對國產(chǎn)PYB900圓錐破碎機的多設計方案進行了多目標規(guī)劃研究，從而驗證了擠壓類破碎機工作性能模型和多目標規(guī)劃模型的可行性和可靠性。 基于多目標規(guī)劃結果，對國產(chǎn)PYB900圓錐破碎機進行改進設計，與破碎機生產(chǎn)廠家合作，制造相應物理樣機一臺，通過物理樣機實驗進一步驗證了工作性能模型和多目標規(guī)劃模型的可行性和可靠性。 基于擠壓類破碎機工作機理和工作性能研究，研制開發(fā)圓錐破碎機參數(shù)優(yōu)化設計系統(tǒng)，該系統(tǒng)成功應用于上海某破碎機