土木工程论文发表腭式破碎机破碎腔优化设计

　　破碎腔是破碎机的主要工作部分，①②破碎腔设计直接影响到破碎效果、生产率、磨损等重要指标。③目前，腭板形状主要是直线形，其生产效率较低且易发生破碎物料堵塞。基于此，本文提出一种曲线形破碎腔的改进方案。

　　摘 要 本文提出一种曲线形破碎腔的改进方案，以生产率最大为目标函数进行优化设计，以三次样条函数构造该曲线腔形。

　　关键词 土木工程论文发表,腭式破碎机,腔形,优化

　　Crushing Chamber Optimization Design of Jaw Crusher

　　XU Xin， LUO Xiaofeng， HU Baiming

　　(Wuhan University of Science and Technology， Wuhan， Hubei 430065)

　　Abstract This paper presents an improved scheme curved crushing chamber， in order to optimize the design for maximum productivity objective function， cubic spline function constructed cavity shape of the curve.

　　Key words jaw crusher; chamber; optimization

　　1 腔形的优化模型

　　1.1 腔形的基本构成与分析

　　破碎腔由动、定腭衬板及机架两侧壁组成。破碎腔理论生产率公式：④

　　= (1)

　　式(1)中，如下参数在优化设计中是常数：动腭摆动次数，破碎腔长度，动腭水平行程，最小排料口宽度，物料松散密度。如下参数是变量：定腭排料口处切线与垂线夹角，动腭排料口处切线与垂线夹角。即生产率与成反比。

　　1.2 腔形改进原理

　　图1(a)是定腭为直线形破碎腔，图1(b)是定腭为预设改进的曲线型破碎腔。为简化，假设右侧的动腭仅作平动。实线及虚线分别表示动腭衬板闭合、开启的极限位置。当动腭第一次闭合及开启，物料先受到压碎，水平面1上的物料落至水平面2，再次闭合及开启，物料从水平面2落至水平面3，直至最后排出破碎腔外。

　　图1 直线与曲线腔形 图2 曲线腔形横截面

　　由于直线型腔型相邻水平面形成的梯形面积递减，物料间的空隙也逐渐减小，物料变得更加密实，在排料口易发生物料堵塞，产生过压实或过粉碎，使破碎机产量下降。

　　相较于直线形腔形，改进的曲线形破碎腔中下部，相邻水平面间形成的面积没有明显减小，物料间的空隙基本不变，其下移速度增加，可减少堵塞且提高生产效率。

　　1.3 破碎腔的优化设计方法

　　1.3.1 选取设计变量

　　如图2，沿破碎腔高度给定 + 1个插值节点。实用计算中，可取个形值点作为三次样条函数插值节点，即 + 1 = 3。由于给料口宽度，最小排料口宽度和破碎腔高度已知，仅需取第2个节点的()坐标为设计变量。即设计变量为：

　　(2)

　　1.3.2 腔形的几何描述

　　用三次样条曲线作为分段插值曲线，采用自然边界条件(两端二阶导数为零)，建立与设计变量相关的分段三次样条插值函数：

　　() = + + + ( = 1，2，…，) (3)

　　系数，，，由设计变量决定。计算出曲线上各点的函数值即可决定曲线形状，计算出曲线上各点一阶导数值，即为局部啮角的正切值。

　　1.3.3 确定约束条件

　　在计算出的破碎腔上取个横截面，由生产率计算公式(1)，各横截面处的生产率为：

　　= ( = 1，2，…，) (4)

　　破碎腔的形状和尺寸应该满足如下基本要求：⑤

　　(1)为防止超堵塞，各横截面处排出物料的能力应大于排料口处排出物料的能力：

　　≥ ( = 1，2，…，) (5)

　　(2)为使腭板有效咬住物料并破碎，动、定腭板之间的啮角不能过大：

　　≤27

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