破碎机工艺性能的计算模拟及优化

【摘 要】随着我国社会经济的迅速发展，各种金属，非金属，化工矿物，以及水泥，建材等物料的社会需求量和生产规模日益扩大，需要粉碎的物料量迅速增加。所以破碎机的需求量也呈明显的增长趋势，但是在现在的科学技术下破碎机的研究相对来说比较少，其工艺性能的模拟比较薄弱，因此需要更大力度的研究，提高破碎机的工艺性能。

【关键词】破碎机；工艺性能；优化

圆锥破碎机的生产能力是圆锥破碎机的重要性能参数之一，也是衡量破碎机腔型合理性的重要检测指标。提高破碎机的生产力对于提高经济效益有着十分重要的作用，提高破碎机的生产力能够大幅度地提高破碎机的工作效率，从而实现提高生产水平。破碎机在我国现在许多领域都有应用，比如一些金属的破碎，一些无机非金属的破碎等，这些都需要破碎机的参与，在整个工艺流程设计中破碎机也起到了重要作用。

1.破碎机的发展状况与趋势

1.1破碎机的特点

圆锥破碎机最初是由美国人西蒙斯兄弟设计，诺德伯格公司生产的，约在上世纪二、三十年代普及世界。随着社会的发展以及科技的不断进步，破碎机在性能上有了很大的改进，渐渐地向人们需要的方向靠拢。进入80年代后，国外破碎机的主要进展是对破碎机的研制和强化，经过不断的研究，改进，相继推出了很多新型破碎机。这些破碎机普遍有着一些特点。西蒙斯圆锥破碎机破碎比大；颚式破碎机破碎机的生产能力在逐步的提高；辊压机具有高的产品质量，来料在破碎机的碾压下颗粒变得均匀，形状整齐，具有较高的作业效率；旋回破碎机在生产过程中通过动锥下部液压缸的上下运动来调整排料口，这样的调整方式，保持了排料口的恒定，提高了整个生产过程的稳定性。随着人们对破碎机的不断了解与改进，升级后的破碎设备能够有效地减少停机时间与能耗，而且便于维修，更加人性化和环保等特点。

自20世纪以来，随着我国经济的不断发展，对于一些金属的挖掘力度也不断加大。这些金属都是藏在岩石里，要想充分利用这些资源，在设计整个工艺流程过程中，破碎机是必不可少的一环。通过破碎机对原矿进行高效的破碎，再由后续流程将精矿提取出来。随着选矿工艺的不断发展，对破碎机的工艺性能也越来越高，由于我国的贫矿较多，要想得到高品位的精矿，就必须破碎大量的原矿，进而对破碎机的需求量越来越大，对破碎机的性能要求也越来越高。与此同时，一些非金属矿也需要破碎机的参与，比如公路碎石、工业垃圾的破碎方面，这些方面如果靠人工进行，不但工作效率既低而且需要的人员比较多、作业成本较高。但是有了破碎机之后，这些问题就能够很好地解决，既减少了人力资源、降低了运行成本又使得工作效率得到了提高。更重要的是破碎机破碎后颗粒大小差异不大，整齐统一。因此破碎机应用范围广，而且非常有市场，市场的需求量越高，越能推动破碎机的发展。

2.破碎机工艺性能的研究

2.1浅析破碎机工作原理

一直以来，关于物料破碎理论的研究取得一些有实际指导意义的研究成果，对碎磨设备的研制开发及碎磨理论的发展做出重要贡献。破碎机的工作原理比较简单。众所周知，物料破碎方法主要是机械力破碎，所谓的机械力破碎就是利用外力对物体进行施压，以达到物体破碎的最终结果。机械力破碎法是最古老的矿料破碎法，也是迄今运用最广泛的矿料破碎方法，它以破碎机械的工作部件直接作用于矿块而使其破碎。这就是最直白的破碎机的工作原理，机械力破碎方法主要有挤压，劈开，折断，磨剥和冲击破碎等。这些机械破碎就能够很好地达到破碎物体的效果，从而实现产品的高质量化。从这里可以看出，破碎机的工作原理简言之就是在机械内部产生机械压力，然后物体受到巨大机械力的影响，渐而发生破碎，分裂，以达到对物体进行破碎的效果。

2.2破碎机研究的内容

破碎机的应用范围广，市场需求量高，所以对破碎机的研发创新显得愈发重要。破碎机工艺性能的提高能够大幅度地增加设备的附加值，从而提高产品的价值。也正因为如此，破碎机的研发具有积极的意义。以圆锥破碎机为例，我们通过设备的破碎原理，分析影响圆锥破碎机破碎性能的主要参数，包括性能工作参数（如破碎机的转速，偏心距，排料口摆动行程，进动角等）和结构参数（破碎腔腔型参数与动锥，定锥结构参数），建立圆锥破碎机性能参数对圆锥破碎机性能影响的数学模型、生产能力模型、产品粒度分布模型等。这些研究的有利于破碎机的研究和发展，同时生产的产品粒度也有很好地保障。与此同时，为了更好地提高破碎机的效率问题，我们还建立破碎机性能数学模型以对破碎机性能进行优化设计，以达到改善圆锥破碎机的机械性能，增加破碎机用户的经济效益，并缩短新型破碎机的研发周期。以此来增加提高破碎机的工艺性能。

3.影响破碎机性能的关键因素研究

3.1破碎机性能因素

对于破碎机性能指标来说，其生产率与破碎产品粒度是一对矛盾体，两者之间相互制约。工作性能因素是通过影响破碎机生产率进而影响破碎机产品粒度。动锥摆动速度n越大，物料通过破碎腔时所受冲击次数越多，物料粒度越整齐，但转速n过大，物料生产率下降；动锥摆动速度n越小，破碎产品粒度不均匀，破碎机生产率也下降，故动锥摆动速度存在一个最佳值。这就会很明显影响破碎机的性能，在破碎机腔型结构参数确定的前提下，进动角r决定破碎机偏心距及排料口摆动行程Sstroke的值，进动角r越大，物料在破碎腔中受到更大冲击，粉碎效果改善，同时对物料运动学性能有利，破碎机生产率提高，但破碎机整机动力性能恶化；进动角r越小物料粉碎效果变差，生产率下降，但机器动力性能改善。故在破碎机整机性能允许的前提下，进动角亦取较大值。

3.2破碎机结构因素

众所周知，影响一个机器的因素有很多，其内部因素占很大的一部分，就像计算机的性能受硬件影响最大，要有一个好的计算机性能，其硬件占主要位置。破碎机亦是如此，破碎机结构因素主要是破碎腔型结构参数。在工作性能参数确定的前提下，破碎腔型对破碎产品粒度有决定性影响。破碎机的内部结构因素决定着破碎机的性能，破碎腔啮角J是影响物料层压破碎效果的关键因素之一，为使物料在破碎腔中实现良好的破碎效果，破碎腔啮角亦取较小值，但需保证闭边排料口尺寸S，否则破碎腔高度增加，机器重量增加。因此，破碎机的性能受到其自身结构因素影响很大。

4.总结

随着社会的发展，科技的进步，破碎机应用到越来越多不同的领域，因此对破碎机的要求也越来越高。破碎机性能的好坏直接影响着精矿质量以及工作的进度，因此对破碎机工艺性能优化是有重要意义的。但是，现代破碎机的研究还不是登峰造极的地步，因此，在有的时候破碎机的性能还是不能很好地得到发掘。所以，我们在利用破碎机进行工作的同时也不要忘了对破碎机的工艺性能进行计算和优化，以满足市场要求。 [科]

【参考文献】

[2]王宏勋.高效破碎机在矿业中的应用[J].金属矿山，2010.

[3]乔治忠.大型破碎站生产能力未充分发挥的主要因素分析[J].农业工程学报，2008.