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摘要：伴隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的進(jìn)一步發(fā)展，采礦行業(yè)也快速發(fā)展起來(lái)。傳統(tǒng)的旋回破碎機(jī)腔型難以滿足行業(yè)的發(fā)展需求，因此，亟待對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化，以便于提升大型旋回破碎機(jī)的整體運(yùn)行性能。

關(guān)鍵詞：大型旋回破碎機(jī)；腔型設(shè)計(jì)；優(yōu)化措施

現(xiàn)階段，在采礦、冶金、建材以及化工行業(yè)中，旋回破碎機(jī)均得到了廣泛的應(yīng)用。隨著采礦行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，其對(duì)于采礦效率的要求也隨之提升。旋回破碎機(jī)由于破碎產(chǎn)量較高,進(jìn)料口尺寸相對(duì)較大，所以能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)作業(yè)，且運(yùn)行相對(duì)較為穩(wěn)定，因此對(duì)于旋回破碎機(jī)的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)得到了國(guó)內(nèi)外企業(yè)的重視。隨著礦山企業(yè)對(duì)于礦物質(zhì)量的要求日漸提升，旋回破碎機(jī)也應(yīng)該具備相對(duì)較高的生產(chǎn)能力和較高的產(chǎn)品質(zhì)量[1]。如果依然采取傳統(tǒng)的腔型設(shè)計(jì)，勢(shì)必難以滿足日益增長(zhǎng)的礦石企業(yè)礦石的破碎需求。因此,對(duì)大型旋回破碎機(jī)腔型進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)極為必要。

1大型旋回破碎機(jī)基本結(jié)構(gòu)及工作原理

目前,由于機(jī)械式的旋回破碎機(jī)的調(diào)節(jié)排料口很困難,需要具備較大的進(jìn)料口,因此,旋回破碎機(jī)基本上已經(jīng)停止了生產(chǎn)。旋回破碎機(jī)依據(jù)排料口的動(dòng)錐支撐方式和具體調(diào)節(jié)方式，常分為液壓式和機(jī)械式破碎機(jī)兩種，且在定錐的時(shí)候常設(shè)計(jì)為倒錐形。現(xiàn)階段，底部單缸液壓旋回破碎機(jī)是應(yīng)用最為普遍的一種形式，液壓式的旋回破碎機(jī)又常細(xì)分為頂部單缸和底部單缸的液壓旋回破碎機(jī)。旋回破碎機(jī)主要包含偏心軸套、動(dòng)錐、液壓缸、定錐和傳動(dòng)軸等[2]。機(jī)體下部的液壓缸提供動(dòng)錐上下運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力，當(dāng)物料中含有不可破碎的雜物時(shí)，動(dòng)錐下降，液壓缸收縮，雜物排出破碎機(jī)，以保證破碎機(jī)正常工作。在定錐的內(nèi)表面以及動(dòng)錐的外表面，均裝有襯板，以方便襯板更換。動(dòng)錐軸安裝于偏心軸套內(nèi)，一方面能實(shí)現(xiàn)減少磨損，另一方面能將動(dòng)錐上端支撐于橫梁中部套筒內(nèi)，保證動(dòng)錐的旋擺運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而保證破碎機(jī)的持續(xù)高效運(yùn)行。當(dāng)物料中含有不可破碎的雜物時(shí)，雜物排出破碎機(jī)，動(dòng)錐下降，液壓缸收縮，一方面能保證破碎機(jī)正常運(yùn)行,另一方面可提供動(dòng)錐上下運(yùn)動(dòng)的推動(dòng)力,滿足排料尺寸不同的要求。旋回破碎機(jī)正常工作時(shí)，動(dòng)錐軸跟隨偏心軸套轉(zhuǎn)動(dòng),動(dòng)力經(jīng)由傳動(dòng)系統(tǒng)帶動(dòng)偏心軸套轉(zhuǎn)動(dòng)。同時(shí)，由于動(dòng)錐不斷靠近和遠(yuǎn)離定錐，使得動(dòng)錐做繞整機(jī)中心線的偏心轉(zhuǎn)動(dòng)，一旦物料受到動(dòng)錐與定錐的擠壓，擠壓力大于物料內(nèi)部的凝聚力，當(dāng)動(dòng)錐靠近定錐時(shí)，擠壓破碎后物料就會(huì)下落，由于自重及物料相互間的擠壓排出破碎腔，會(huì)成為旋回破碎機(jī)產(chǎn)品[3，4]。

2大型旋回破碎機(jī)腔型設(shè)計(jì)及優(yōu)化措施

2.1大型旋回破碎機(jī)初級(jí)腔型參數(shù)設(shè)計(jì)當(dāng)前，大型旋回破碎機(jī)腔型仍存在著一些不足，如生產(chǎn)能力較低，存在破碎層堵塞問(wèn)題，為確保其整體生產(chǎn)能力，提高其破碎效果，本文以1400mm作為最大給料粒徑，依據(jù)排粒粒徑及最大給料粒徑，進(jìn)行排料口尺寸和破碎機(jī)進(jìn)料口設(shè)計(jì)，將進(jìn)料口尺寸B設(shè)計(jì)為1525mm，將破碎機(jī)產(chǎn)品粒徑控制在0mm-350mm范圍內(nèi)，初選排料口尺寸b設(shè)計(jì)為175mm，在旋回破碎機(jī)初級(jí)腔型設(shè)計(jì)中，采取單顆粒破碎理論進(jìn)行破碎腔的基本結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)。旋回破碎機(jī)的基本結(jié)構(gòu)參數(shù)如下[5]：動(dòng)錐上部直徑DS、破碎腔高度參數(shù)H、定錐底部直徑參數(shù)D1、懸掛點(diǎn)高參數(shù)Ho、嚙角參數(shù)α、進(jìn)料口偏心距eO、定錐底部直徑參數(shù)D、偏心距e。通過(guò)確保破碎機(jī)腔結(jié)構(gòu)參數(shù)的合理性，來(lái)保證物料加工排除破碎機(jī)的正常運(yùn)行。在本文中，將定錐底部直徑參數(shù)設(shè)計(jì)為2745mm，定錐底部直徑參數(shù)設(shè)計(jì)為3136.9mm，進(jìn)料口偏心距設(shè)計(jì)為6mm。為保證工作狀態(tài)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(jī)能夠正常將物料破碎，本設(shè)計(jì)中卿攻臺(tái)嚙角應(yīng)不大于33.3°，礦石與襯板摩擦系數(shù)值設(shè)計(jì)為0.3-0.5，獲得其參數(shù)為2908mm，根據(jù)破碎腔幾何關(guān)系進(jìn)行破碎腔高度值計(jì)算，動(dòng)錐懸掛點(diǎn)高度參數(shù)設(shè)計(jì)為4508mm。2.2大型旋回破碎機(jī)初級(jí)腔形曲線構(gòu)建在進(jìn)行初級(jí)腔形曲線繪制過(guò)程中，通過(guò)合理提高堵塞點(diǎn)界面，能提高物料破碎質(zhì)量，獲得基本腔形，同時(shí)進(jìn)行曲線優(yōu)化，通過(guò)合理提高堵塞點(diǎn)界面，依據(jù)大型旋回破碎機(jī)初級(jí)腔形參數(shù)，能提高破碎機(jī)運(yùn)行能力，進(jìn)而構(gòu)建破碎機(jī)基本腔型曲線。旋回破碎機(jī)基本腔形本科動(dòng)錐曲線段、定錐出料口直線段、定錐進(jìn)料口直線段、定錐曲線段、動(dòng)錐進(jìn)料口直線段與動(dòng)錐出料口直線段等構(gòu)成。依據(jù)其腔形曲線，采取三維軟件進(jìn)行模型構(gòu)建，通過(guò)UG軟件中表達(dá)式命令進(jìn)行腔形曲線表達(dá)式繪制，并通過(guò)規(guī)律曲線命令作基本腔形曲線繪制，確保動(dòng)錐排料口直線下端點(diǎn)與定錐底面保持300mm距離，以保證通過(guò)動(dòng)錐進(jìn)行排料口尺寸調(diào)節(jié)，從而獲得不同粒徑產(chǎn)品，通過(guò)回轉(zhuǎn)命令進(jìn)行實(shí)體模型生成，形成模型仿真。

3大型旋回破碎機(jī)腔型存在的不足及優(yōu)化

當(dāng)前，為了提高破碎機(jī)的破碎效果,提高其生產(chǎn)能力，避免其運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)破碎層堵塞以及其他方面的不足，需要對(duì)其基本腔型進(jìn)行優(yōu)化，根據(jù)破碎機(jī)設(shè)計(jì)與應(yīng)用的要求，對(duì)破碎機(jī)腔優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，將其產(chǎn)品粒度以及生產(chǎn)能力作為目標(biāo)函數(shù)，目標(biāo)函數(shù)如下：其中，P（150）代表的是粒徑低于150mm產(chǎn)品在總產(chǎn)品質(zhì)量中所占有的分?jǐn)?shù)。在優(yōu)化過(guò)程中,通過(guò)多次迭代計(jì)算,進(jìn)行破碎機(jī)腔形曲線優(yōu)化，再利用軟件優(yōu)化工具,對(duì)目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行最優(yōu)選擇,以獲得優(yōu)化結(jié)果。依據(jù)目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行變量設(shè)計(jì)，通過(guò)改變破碎機(jī)腔型結(jié)構(gòu)的具體參數(shù)值可以獲得不同性能旋回破碎機(jī)，為實(shí)現(xiàn)破碎機(jī)生產(chǎn)能力高的同時(shí)提高產(chǎn)品質(zhì)量，需要進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化，以最合理的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)，合理設(shè)計(jì)變量，明確約束條件。依據(jù)旋回破碎機(jī)腔形所具備的幾何特征，綜合考慮破碎腔內(nèi)部層壓破碎特性及運(yùn)動(dòng)特性，合理設(shè)計(jì)破碎腔型優(yōu)化設(shè)計(jì)的約束條件。

4結(jié)論

總之，伴隨著采礦行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，其對(duì)于礦石產(chǎn)品的質(zhì)量要求也隨之提高，于是對(duì)于相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行效率和質(zhì)量水平也提出了更高的要求。大型旋回破碎機(jī)是采礦行業(yè)中常用且必備設(shè)備之一，其主要功能在于對(duì)礦石進(jìn)行初級(jí)的破碎。因此通過(guò)不斷優(yōu)化大型旋回破碎機(jī)的腔型，努力提升破碎機(jī)的產(chǎn)品質(zhì)量水平和運(yùn)行性能，這對(duì)于提升企業(yè)運(yùn)作效率和綜合效益，提高采礦企業(yè)礦石產(chǎn)品質(zhì)量具有意義深遠(yuǎn)。[1]向青春,張偉,邱克強(qiáng),孫治國(guó),孫愛新,楊桂星.基于DOE的大型下架體鑄鋼件鑄造工藝優(yōu)化研究[J].機(jī)械工程學(xué)報(bào)2016,8（3）:1-6.[2]畢秋實(shí).大型旋回破碎機(jī)腔形優(yōu)化設(shè)計(jì)及離散元仿真驗(yàn)證[D].吉林大學(xué),2014.[3]馮啟飛.基于離散元理論的旋回破碎機(jī)破碎性能分析及腔型優(yōu)化[D].湖南大學(xué),2014.[4]蔡改貧,余萬(wàn)民,潘德生,梁端平,李進(jìn)和.KKД-500旋回破碎機(jī)腔型優(yōu)化設(shè)計(jì)及其試驗(yàn)分析[J].金屬礦山,2008,6(3):118-120.[5]蘭憲斌.PXZ—1400/170型旋回破碎機(jī)頂部軸承潤(rùn)滑系統(tǒng)的改進(jìn)[J].礦業(yè)裝備,2016(6):56-57.（上接179頁(yè)）礦體近地表以氧化型礦石為主，淺深部（斜深200m）既有氧化型礦石也有混合型礦石。伴生元素主要有銀和鎵，銀品位0.61×10-6~37.6×10-6，平均品位7.93×10-6，鎵品位19.0×10-6～20.5×10-6。2.2Ⅱ號(hào)銅礦體銅礦體產(chǎn)于上二疊統(tǒng)峨眉山玄武巖中，礦體頂板巖性為塊狀玄武巖，底板為斑狀玄武巖，礦體受巖性控制。銅礦體呈透鏡狀產(chǎn)于玄武巖的層間破碎帶中，主要受構(gòu)造控制。3銅礦成因類型區(qū)內(nèi)Ⅰ號(hào)銅礦體產(chǎn)于下三疊統(tǒng)飛仙關(guān)組、銅街子組，在區(qū)域上為一套濱海至淺海的過(guò)渡相沉積，其下為峨眉山玄武巖，上為一套碳酸鹽巖沉積。早期的峨眉山玄武巖的大規(guī)模噴發(fā)，是銅礦物富集的前提和保障，提供了成礦物質(zhì)來(lái)源。之后受地殼運(yùn)動(dòng)影響，峨眉山玄武巖隆起，在其邊緣的濱海、淺海槽環(huán)境干熱與潮濕氣侯交替出現(xiàn)，古隆起中的峨眉山玄武巖長(zhǎng)期風(fēng)化剝蝕，其中的銅隨之遷移到古陸邊緣的濱海、淺海沉積盆地中，在后期的地質(zhì)構(gòu)造作用下，銅元素進(jìn)一步富集成礦，在灰綠色砂巖中形成銅礦化。因此，Ⅰ號(hào)銅礦體成因類型屬于在濱海至淺海的過(guò)渡相環(huán)境下形成的沉積型銅礦。Ⅱ號(hào)銅礦體產(chǎn)于峨眉山玄武巖層間破碎帶中，其礦體規(guī)模較小，主要受構(gòu)造作用的影響。銅礦化物源可能來(lái)自于玄武巖，經(jīng)后期熱液溶離、遷移、沉淀在層間破碎帶或斷裂構(gòu)造中形成礦體。Ⅱ號(hào)銅礦體成因類型屬于熱液型銅礦。4銅礦遠(yuǎn)景評(píng)價(jià)沉積型銅礦的遠(yuǎn)景評(píng)價(jià)：工作區(qū)區(qū)域上位于濱太平洋成礦域（Ⅰ-4）揚(yáng)子成礦?。á?15）昭覺-峨邊-長(zhǎng)寧銅硫鋁土礦成礦區(qū)（Ⅳ-43）。已知分布有鐵、銅、鉛、鋅等多種礦產(chǎn)，成礦地質(zhì)條件十分有利。區(qū)內(nèi)含礦地層為下三疊統(tǒng)飛仙關(guān)組、銅街子組，含礦巖性為灰綠色砂巖，出露長(zhǎng)度約4.5km，產(chǎn)狀為200°～240°∠17°～35°。含礦地層出露穩(wěn)定、連續(xù)。預(yù)查區(qū)Ⅰ號(hào)銅礦體順層產(chǎn)出，礦體沿走向延伸約4km，沿傾向延深300m，礦體厚0.1m~0.75m，平均厚度0.5m，銅品位0.21%~4.27%，平均品位1.27%，伴生元素主要有銀和鎵，銀品位0.61×10-6~37.6×10-6，平均品位7.93×10-6，鎵品位19.0×10-6～20.5×10-6。礦體沿走向、傾向延伸連續(xù)，礦體有一定的規(guī)模。5結(jié)語(yǔ)綜上所述，Ⅰ號(hào)礦體位于昭覺-峨邊-長(zhǎng)寧銅硫鋁土礦成礦區(qū)內(nèi)，成礦地質(zhì)條件好，含礦層位穩(wěn)定、連續(xù)，銅礦體具有一定的規(guī)模，銅品位較高，伴生元素有銀和鎵。Ⅱ號(hào)銅礦體產(chǎn)于峨眉山玄武巖中，礦體雖有較高的品位，但為透鏡狀，規(guī)模較小且不穩(wěn)定。預(yù)查區(qū)內(nèi)沉積型銅礦具有良好的成礦地質(zhì)條件和較好的找礦前景。

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作者：王嘉1，胡似洋2 單位：1北方重工集團(tuán)有限公司工程服務(wù)分公司；2北方重工集團(tuán)有限公司礦業(yè)裝備分公司