圆锥破碎机挤压破碎力建模与衬板磨损预测

圆锥破碎机挤压破碎力建模与衬板磨损预测

王照来

（内蒙古包钢钢联股份有限公司巴润矿业分公司内蒙古包头市014080）

摘要：圆锥破碎机动锥表面衬板随着使用时间的延长，不断磨损，累积到一定磨损程度后，破碎产品粒度不能满足生产要求。本文重点分析了圆锥破碎机挤压破碎力建模与衬板磨损预测。

关键词：圆锥破碎机；破碎力；磨损预测

圆锥破碎机广泛用于矿山、水利、冶炼和建筑等工业部门，是脆性物料中细碎的主要设备。本文通过集料挤压破碎力实验，建立了较为精确的挤压破碎力求解模型，并对物料的运动学特征进行分析，同时对破碎过程进行求解，获得破碎腔各区域的压缩比和粒度分布系数及挤压破碎力，求解出破碎壁表面挤压破碎力的分量，实现了对破碎壁表面磨损趋势的预测。

一、圆锥破碎机简介

圆锥破碎机是一种适用于冶金、建筑、筑路、化学及硅酸盐行业中原料的破碎机械。根据破碎原理的不同和产品颗粒大小不同，又分为很多型号。破碎机广泛运用于矿山、冶炼、建材、公路、铁路、水利和化学工业等众多部门。圆锥破碎机主要由机架、水平轴、动锥体、平衡轮、偏心套、上破碎壁（固定锥）、下破碎壁（动锥）、液力偶合器、润滑系统、液压系统构成。圆锥破碎机破碎比大、产品粒度均匀、效率高、能耗低、应用灵活、适应性强、维修简便、操作使用方便等优点，适合中碎和细碎各种矿岩石。

三、破碎壁表面挤压破碎力的分布求解

利用集料挤压破碎力模型对圆锥破碎机破碎衬板表面的挤压破碎力分布进行求解，其前提在于通过分析计算获得破碎衬板表面各区域单元的压缩比与物料粒度分布系数。

在破碎机工作的过程中，物料颗粒由给料设备喂入破碎腔并堆积在阻塞面附近。随着动锥围绕破碎腔轴线的转动，破碎壁向其开边方向移动，物料获得释放并自由下落。物料颗粒在下落过程中再次遇到破碎壁，并随破碎壁一起向其闭边运动，最终在闭边位置附近受到挤压作用而发生破碎。破碎后的若干小颗粒将再次自由下落，并重复上述过程。由此可见，物料在破碎腔内的运动形式可分解为自由下落和受迫上拱。其中，受迫上拱过程又可表示为动锥母线在闭边与开边间的简谐运动和物料颗粒围绕悬挂点的圆周运动。据此可得图1所示的物料在破碎腔中的运动轨迹。其中，CSS为闭边排料口尺寸。

图1物料颗粒运动轨迹求解

研究表明，层压破碎机的破碎腔可划分为若干个破碎层，物料颗粒在任意破碎层中仅受到一次挤压破碎作用。由图1可见，完成破碎腔中物料颗粒运动轨迹求解的同时，也完成了破碎腔中破碎层的划分。依据压缩比的定义，以第破碎层为例，矩形O1O2O6O5的面积So1o2o6o5表示物料压缩前的体积，矩形O1O2O3O4的面积So1o2o3o4表示压缩过程中物料的压缩量。此外，各破碎层的ε与压缩后物料的均可通过计算获得，将其代入挤压破碎力模型可求得破碎壁表面挤压破碎力的分布情况。本文以PYF1300型圆锥破碎机为例，求解并获得动锥表面挤压破碎力的分布情况。

四、破碎壁磨损趋势预测

破碎机在工作的过程中，动锥表面的破碎衬板将随工作时间的推移和物料处理量的累积而发生磨损，其主要与破碎衬板、物料的种类及破碎壁表面挤压破碎力的分布有关。其中，破碎壁表面沿高度方向的磨损趋势与挤压破碎力的分布有关。

依据破碎衬板上挤压破碎力的法向分量和切向分量，可对破碎衬板表面的磨损趋势进行预测，并建立相应的理论计算模型，其破碎壁上特定点在工作一段时间后的磨损量为

五、结语

圆锥破碎机作为一种重要的破碎机械，被广泛应用于采矿、建筑和水利等领域，并在相应的生产工艺中发挥着关键作用。破碎机在工作过程中，动锥表面的破碎衬板随工作时间的推移和物料处理量的累积而发生磨损，磨损量主要与破碎衬板、物料的种类及破碎壁表面挤压破碎力的分布有关。对于大型破碎设备，更换衬板的频率与破碎效率、企业效益息息相关，因此对动锥衬板磨损量预测的研究意义重大。

参考文献：

[1]郎宝贤.圆锥破碎机[M].北京：机械工业出版社，2014.

[2]黄冬明.挤压类破碎机工作机理和工作性能优化研究[D].上海交通大学机械与动力工程学院，2014.

[3]范秀敏.圆锥破碎机挤压破碎力建模与衬板磨损预测研究[J].上海交通大学学报，2015.