破碎腔是破碎機(jī)的主要工作部分，①②破碎腔設(shè)計(jì)直接影響到破碎效果、生產(chǎn)率、磨損等重要指標(biāo)。③目前，腭板形狀主要是直線形，其生產(chǎn)效率較低且易發(fā)生破碎物料堵塞�；�于此，本文提出一種曲線形破碎腔的改進(jìn)方案。

　　摘 要 本文提出一種曲線形破碎腔的改進(jìn)方案，以生產(chǎn)率最大為目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，以三次樣條函數(shù)構(gòu)造該曲線腔形。

　　關(guān)鍵詞 土木工程論文發(fā)表,腭式破碎機(jī),腔形,優(yōu)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 腔形的優(yōu)化模型

　　1.1 腔形的基本構(gòu)成與分析

　　破碎腔由動(dòng)、定腭襯板及機(jī)架兩側(cè)壁組成。破碎腔理論生產(chǎn)率公式：④

　　= (1)

　　式(1)中，如下參數(shù)在優(yōu)化設(shè)計(jì)中是常數(shù)：動(dòng)腭擺動(dòng)次數(shù)，破碎腔長(zhǎng)度，動(dòng)腭水平行程，最小排料口寬度，物料松散密度。如下參數(shù)是變量：定腭排料口處切線與垂線夾角，動(dòng)腭排料口處切線與垂線夾角。即生產(chǎn)率與成反比。

　　1.2 腔形改進(jìn)原理

　　圖1(a)是定腭為直線形破碎腔，圖1(b)是定腭為預(yù)設(shè)改進(jìn)的曲線型破碎腔。為簡(jiǎn)化，假設(shè)右側(cè)的動(dòng)腭僅作平動(dòng)。實(shí)線及虛線分別表示動(dòng)腭襯板閉合、開啟的極限位置。當(dāng)動(dòng)腭第一次閉合及開啟，物料先受到壓碎，水平面1上的物料落至水平面2，再次閉合及開啟，物料從水平面2落至水平面3，直至最后排出破碎腔外。

　　圖1 直線與曲線腔形 圖2 曲線腔形橫截面

　　由于直線型腔型相鄰水平面形成的梯形面積遞減，物料間的空隙也逐漸減小，物料變得更加密實(shí)，在排料口易發(fā)生物料堵塞，產(chǎn)生過(guò)壓實(shí)或過(guò)粉碎，使破碎機(jī)產(chǎn)量下降。

　　相較于直線形腔形，改進(jìn)的曲線形破碎腔中下部，相鄰水平面間形成的面積沒(méi)有明顯減小，物料間的空隙基本不變，其下移速度增加，可減少堵塞且提高生產(chǎn)效率。

　　1.3 破碎腔的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法

　　1.3.1 選取設(shè)計(jì)變量

　　如圖2，沿破碎腔高度給定 + 1個(gè)插值節(jié)點(diǎn)。實(shí)用計(jì)算中，可取個(gè)形值點(diǎn)作為三次樣條函數(shù)插值節(jié)點(diǎn)，即 + 1 = 3。由于給料口寬度，最小排料口寬度和破碎腔高度已知，僅需取第2個(gè)節(jié)點(diǎn)的()坐標(biāo)為設(shè)計(jì)變量。即設(shè)計(jì)變量為：

　　(2)

　　1.3.2 腔形的幾何描述

　　用三次樣條曲線作為分段插值曲線，采用自然邊界條件(兩端二階導(dǎo)數(shù)為零)，建立與設(shè)計(jì)變量相關(guān)的分段三次樣條插值函數(shù)：

　　() = + + + ( = 1，2，…，) (3)

　　系數(shù)，，，由設(shè)計(jì)變量決定。計(jì)算出曲線上各點(diǎn)的函數(shù)值即可決定曲線形狀，計(jì)算出曲線上各點(diǎn)一階導(dǎo)數(shù)值，即為局部嚙角的正切值。

　　1.3.3 確定約束條件

　　在計(jì)算出的破碎腔上取個(gè)橫截面，由生產(chǎn)率計(jì)算公式(1)，各橫截面處的生產(chǎn)率為：

　　= ( = 1，2，…，) (4)

　　破碎腔的形狀和尺寸應(yīng)該滿足如下基本要求：⑤

　　(1)為防止超堵塞，各橫截面處排出物料的能力應(yīng)大于排料口處排出物料的能力：

　　≥ ( = 1，2，…，) (5)

　　(2)為使腭板有效咬住物料并破碎，動(dòng)、定腭板之間的嚙角不能過(guò)大：

　　≤27

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