遲海濤

伊春鹿鳴礦業有限公司

大型旋回破碎機腔型優化

遲海濤

伊春鹿鳴礦業有限公司

當前，隨著礦山企業對于礦量的需求不斷在增加，旋回破碎機也需要具有良好的生產能力以及很高的產品質量，若是利用傳統的腔型設計，在一定意義上就很難有效的滿足礦石企業對于礦石的破碎需求。所以，對大型旋回破碎機腔型實施優化非常重要。本文就對大型旋回破碎機腔型設計及優化進行分析和探討。

大型旋回破碎機；腔型優化

1 大型旋回破碎機基本結構及工作原理

旋回破碎機用于礦石的初碎階段，要求有較大的進料口，所以定錐設計為倒錐形。根據排料口調節方式和動錐支撐方式的不同可將旋回破碎機分為機械式和液壓式，機械式旋回破碎機調節排料口困難，已停止生產；液壓式旋回破碎機又可分為底部單缸和頂部單缸液壓旋回破碎機。目前應用較普遍的是底部單缸液壓旋回破碎機。

旋回破碎機基本結構包括動錐、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表面裝有襯板，當襯板磨損或損壞后可方便的更換，保證破碎機持續高效的運行。動錐軸安裝于偏心軸套內，下端裝有球面軸瓦，可保證動錐的旋擺運動，減少磨損，動錐上端支撐于橫梁中部套筒內。機體下部的液壓缸提供動錐上下運動的動力，可滿足排料尺寸不同的要求，同時當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，保證破碎機正常工作。

旋回破碎機正常工作時，動力經由傳動系統帶動偏心軸套轉動，插入偏心軸套內的動錐軸就跟隨偏心軸套轉動。由于動錐做繞整機中心線的偏心轉動，使得動錐不斷靠近和遠離定錐，當動錐靠近定錐時，物料就受到動錐與定錐的擠壓，若擠壓力大于物料內部的凝聚力，物料就會發生破碎；當動錐遠離定錐時，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，成為旋回破碎機產品。

2 大型旋回破碎機腔型設計

2.1 大型旋回破碎機初級腔型參數設計

本文以1400mm作為最大給料粒徑，依據排粒粒徑及最大給料粒徑，進行排料口尺寸和破碎機進料口設計，將進料口尺寸B設計為1525mm，將破碎機產品粒徑控制在0mm-350mm范圍內，初選排料口尺寸b設計為175mm，在旋回破碎機初級腔型設計中，采取單顆粒破碎理論進行破碎腔的基本結構參數設計。

旋回破碎機的基本結構參數如下：動錐上部直徑DS、破碎腔高度參數H、定錐底部直徑參數D1、懸掛點高參數Ho、嚙角參數α、進料口偏心距eO、定錐底部直徑參數D、偏心距e。

通過確保破碎機腔結構參數的合理性，來保證物料加工排除破碎機的正常運行。在本文中，將定錐底部直徑參數設計為2745mm，定錐底部直徑參數設計為3136.9mm，進料口偏心距設計為6mm。為保證工作狀態下嚙角不大于物料及襯板摩擦角的兩倍值，以保證旋回破碎機能夠正常將物料破碎。

2.2 大型旋回破碎機初級腔形曲線構建

旋回破碎機基本腔形本科動錐曲線段、定錐出料口直線段、定錐進料口直線段、定錐曲線段、動錐進料口直線段與動錐出料口直線段等構成。依據其腔形曲線，采取三維軟件進行模型構建，通過UG軟件中表達式命令進行腔形曲線表達式繪制，并通過規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與定錐底面保持300mm距離，以保證通過動錐進行排料口尺寸調節，從而獲得不同粒徑產品，通過回轉命令進行實體模型生成，形成模型仿真。

3 大型旋回破碎機腔型存在的不足及優化

當前，大型旋回破碎機腔型仍存在著一些不足，如生產能力較低，存在破碎層堵塞問題，為確保其整體生產能力，提高其破碎效果，提出基本腔型優化措施，以實現其綜合效益。依據旋回破碎機設計與應用要求，在進行破碎機腔型優化時，將其生產能力及產品粒度作為目標函數，目標函數式如下：

其中P(150)代表的是粒徑低于150mm產品在總產品質量中所占有的分數。

依據目標函數進行變量設計，通過改變破碎機腔型結構的具體參數值可以獲得不同性能旋回破碎機，為實現破碎機生產能力高的同時提高產品質量，需要進行設計優化，以最合理的結構參數進行產品設計，合理設計變量，明確約束條件。依據旋回破碎機腔形所具備的幾何特征，綜合考慮破碎腔內部層壓破碎特性及運動特性，合理設計破碎腔型優化設計的約束條件。為確保動錐附近物料以自由落體方式經過破碎腔，需要構建主軸轉速約束條件，構建填充度約束條件以避免破碎堵塞問題發生。在明確約束條件的基礎上構建數學函數，進行目標函數最優解求解，本文采取目標法進行最優解求解，求解過程中將目標函數進行分化，視為多目標優化目標函數，將其他相關的目標函數作為一定的約束性條件。

采取仿真試驗進行驗證表面，通過設計參數優化后，旋回破碎機其生產能力及產品質量均獲得了一定提升，且在生產過程中不存在堵塞問題，整體效益明顯提升。

結語

總之，大型旋回破碎機是采礦行業中常用且必備設備之一，其主要功能在于對礦石進行初級的破碎。因此通過不斷優化大型旋回破碎機的腔型，努力提升破碎機的產品質量水平和運行性能，這對于提升企業運作效率和綜合效益，提高采礦企業礦石產品質量具有意義深遠。

[1]畢秋實.大型旋回破碎機腔形優化設計及離散元仿真驗證[D].吉林大學,2014.

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