外动颚匀摆颚式破碎机衬板磨损的动力学机理研究

　　衬板的材质衬板的材质是可以选择和改变的，但好的材料是以提成本为代价的，选择的依据除技术性能外，主要考虑综合的经济指标。

　　动颚运动状况这将决定被破物料在破碎与排料过程中与衬板之间的相对运动及受力状况。

　　破碎机不同的结构设计结构参数及腔形会得到不同的动颚轨迹。研究颚参数选择破碎腔形优化，从而设计出具有节能降耗功效的新型颚式破碎机。

　　2颚式破碎机结构与物料破碎过程的分析颚式破碎机属于曲柄摇杆机构，衬板所在的动颚属于该机构的连杆部分，因此衬板的运动是具有周期性的复杂运动。物料正是在这种周期性的复杂运动过程中进行破碎并排料。由于物料具体破碎过程的不确定性和复杂性。为了便于定量分析衬板运动与磨损间的关系，需建立物料破碎过程的简化分析模型。

　　衬板的个运动周期包括破碎和排料两个过程。物料破碎和衬板磨损都主要发生在破碎过程中，因此重点分析破碎过程。对于动颚衬板上任意点户在破碎过程中的位移，可沿该点的切法线方向分解。相应地该点与物料之间的作用力尸，也可分解为沿衬板法向的法向分力尸，和沿衬板切向的切向分力6.法向分力在衬板法向位移上对物料做功导致物料破碎。切向分力在衬板切向位移上对物料做功，方面导致动颚衬板磨损；另方面动颚切向运动促使物料向排料口运动，物料在挤压破碎过程沿定颚板滑动导致定颚衬板磨损。因此可将衬板上户点沿衬板法向的位移称为破碎行程，沿衬板切向的位移称为磨损行程；法向分力厂，称为破碎力，切向分力6称为摩擦力。

　　3颚式破碎机衬板的运动学分析。

　　衬板上任意点户的运动可为曲柄偏心轴运动的函数，在机构的个运动周期96，360内户点法向运动速度为零时所对应的曲柄位置有两个，分别为和中介于，和，之间的两个运动过程分别为破碎周期和排料周期户点在破碎过程做复杂运动，且衬板切法线方向是随曲柄位置时变的。因此户点的破碎行程为如下积分形式，如式1.

　　其中v9是P点的速度，9l和P2可通过nP，v￠P=O求得，相应地户点的磨损行程为如下积分形式，如式2.

　　其中，9是衬板尸点法向与水平正方向夹角，9是衬板尸点切向与水平正方向夹角，如是户点瞬时速度方向与水平正方向夹角。衬板上任意点的破碎行程和磨损行程可成在破碎周期内对机构曲柄运动的积分形式。

　　传统复摆颚破，5，通常将衬板轨迹分解为水平行程和垂直行程，并据此分析衬板运动与破碎磨损效果的关系。由于传统复摆颚破衬板的切法线方向接近水平垂直，因此这种经简单分解所得的行程分析结果具有定物理意义。

　　外动颚匀摆颚破，13，机构虽然没变，但整体结构布置形式发生了显著变化动颚外置大角度倾斜，由此带来了衬板轨迹特性的根本改变，破碎力方向己不再接近水平方向，因此沿用传统复摆颚破的行程分解方法对研究外动颚匀摆颚破己无物理意义。文献3提出了以当机构处于某位置时的动定颚角平分线的切法线方向作为行程分解的坐标系。但本质上采用的仍是以某固定坐标系进行分解。而本文式12采用积分形式的分析方法本质上对个时变运动系统建立了个同衬板运动相关的时变动态坐标系，并由此动态坐标系讨论衬板的运动，以及衬板运动与物料破碎和磨损的关系。

　　4颚式破碎机衬板的动力学分析颚式破碎机动力学分析首先要建立衬板与物料之间作用力厂的力学模型，在破碎周期内，衬板各点破碎力和摩擦力随偏心轴转角的变化呈脉动循环载荷规律。衬板上户点破碎力尸，可达为偏心轴位置的函数形式厂，9，其中入是确定衬板上户点在破碎腔方向上位置的变量。破碎力的具体变化规律需要结合实验推导经验公式。不同文献12推导的公式形式不同，各公式具有各自的特点和局限性。

　　动颚衬板上尸人点的破碎力6人，9在个破碎周期内所作的功，如式3所整个衬板1的破碎力在个破碎周期中所作的破碎功，如式4.

　　相应地衬板上户人点的摩擦力5，9点的在个破碎周期内所作的功，如式5.

　　整个衬板的摩擦力在个破碎周期中所作的摩擦功，如式6.

　　5外动颚匀摆颚破与传统复摆颚破的衬板耐磨性分析外动颚匀摆颚破是北京矿冶研究总院研制的新型专利产品5，750 1060型外动颚匀摆颚破已在金和铜陵投入生产使用。本节以，7501060型外动颚匀摆颚破和，750，1060型传统颚破为例，通过数值仿真研究衬板磨损的规律，并对比两种颚破的衬板耐磨性根据上述分析方法和公式，通过1语言编制的颚式破碎机运动学分析程序，2和1是两种颚破的轨迹与行程的数值仿真结果。

　　通过1中的衬板行程分析，传统复摆颚破磨损行程明显大于破碎行程，而外动颚匀摆颚破的磨损行程明显小于破碎行程。因此在衬板与物料作用力衬板材质相同的情况下，外动颚匀摆颚破比传统复摆颚破的衬板耐磨性好。在铜陵凤凰山铜矿的生产实践证明由北京矿冶研究总院研制的750，1060型外动颚匀摆破碎机，衬板寿命为1215个月，而在相同工作条件下采用同样材质衬板的传统复摆颚破的衬板寿命仅为34个月。

　　由1可，无论是传统复摆颚破还是外动颚匀摆颚破，衬板下部的磨损行程比中上部大，因此衬板下部的磨损严重。这与颚式破碎机衬板的实际磨尔轨迹紧凑位置轨迹紧凑位5评人7501060型外动巍匀摆颚破衬板轨迹750父1060传统复摆颚破衬板轨迹7501060型传统复摆颚破与外动颚匀摆颚破衬板行程分析单位点序号距进料口距离破碎行程磨损行程行程比破碎行程磨损行程行程比1 7 9 6提高衬板耐磨性的破碎腔形优化。

　　颚式破碎机的腔形大多设计为直线形，部分腔形根据生产实践优化为折线或曲线。从衬板动力学分析的角度，提高衬板耐磨性的破碎腔形优化方面要提高破碎效率，即减小摩擦功耗，另方面要尽可能使衬板上中下各部均，磨损，提高衬板材料的利用率。为此建立如下优化模型设计变量，乙啦+啦其中5的物理意义是衬板的不均，磨损系数，055越接近1明磨损越均匀。设计变量，乙，是衬板由上至下依次取的个点。优化后的个点经拟合构成优化腔形。此方法近在凤凰山铜矿283老虎口的传统复摆颚破造中应用。

　　7结论1本文建立了个同颚式破碎机动颚衬板运动相关的时变动态坐标系，提出了沿衬板任意点的切法线方向分解衬板运动衬板与物料之间作用力的方法，并基于该动态坐标系推导出组积分形式的运动学和动力学公式。通过对750，1060型传统复摆颚破和外动颚匀摆颚破的数值仿真分析，明分析结果与实践结果完全致，该方法具有明确的物理意义，适用于各种结构形2本文从动力学分析角度以减小磨损和力求均匀磨损为优化目标，提出了腔形优化设计模型，从而合理充分地利用衬板材料，降低颚式破碎机3本文从理论上进步明确了外动颚匀摆颚破在节能降耗方面优于传统复摆颚破，作为传统复摆颚破更新换代产品，值得推广。

　　郎宝贤郎世平著颚式破碎机设计与检修北京机械工业出版社，汉元孔建益钮国辉编著颚式破碎机北京机械丁业出版社1998，9咸边复摆颚式破碎机设计新方法的研究硕士论文北京矿冶研究总院1998，3了18语盖合粑中国科学技术大学出版社1995，5饶绮麟等外动颚匀摆颚式破碎机专利号21