破碎机衬板研制.doc

基于颚式破碎机破碎物料流动的腔形设计及破碎齿板参数化建模* 杜海东, 秦志钰, 容幸福, 李亚伟, 吕 瑞 （太原理工大学 机械工程学院，山西 太原 030024） 【摘 要】基于颚式破碎机破碎物料流动分析，对颚式破碎机腔形进行优化设计及其破碎齿板Pro/E的参数化建模。文中方法可经参数修改实现产品的设计和优化。 【关键词】颚式破碎机；破碎物料流动；腔形设计；参数化建模 0 引 言[1] 复摆颚式破碎机破碎腔形，是由动颚衬板和定颚衬板所形成的工作空间，是物料破碎与流动的场所。破碎腔形的好坏，对破碎机的经济技术指标影响很大。合理的腔形可以改善破碎产品粒度和粒形，降低破碎能耗，从而提高破碎机用户的经济效益。本文基于颚式破碎机破碎物料流动分析，对颚式破碎机腔形进行优化设计及其破碎齿板Pro/E的参数化建模；修改参数可实现产品的设计和优化，有利于齿板的有限元（DEM）, 破碎腔的形状是否合理, 直接影响破碎效果、生产率、能耗、衬板磨损、破碎比等指标。目前，国内复摆颚式破碎机破碎腔形的设计，大多数以动颚作平动及待破碎物料处于静态为模型, 使其设计受到一定限制。3）物料在破碎腔内的流动状态，要受到动颚齿面不同步运动特性的影响, 主要是由腔内处于不同高度的物料层在动颚往返摆动一次时的下落高度和物料在该层的填充密度决定。腔内各物料层的下落时间、高度、填充密度是随腔高而变化的。破碎腔形的设计时充分考虑这些因素, 采用混合惩罚函数法优化腔形,我们优化设计出“ 曲线一曲线”型破碎腔形，见图1。这种S型曲线腔形，可由S形的动定齿板组成。理论计算结果表明，此种破碎腔形的物料破碎流动的堵塞程度得到极大减缓，可视为基本无阻塞式破碎腔形，可提高破碎机工作效能。此腔形的特点类似于：日本神户生产的S-T型的腔形和美国Allis-chalmers公司生产的S-T 型的腔形。 2 对S弧形齿板的参数化建模 颚式破碎机破碎腔是由动颚、定颚、侧面衬板组成。一般动、定颚破碎板带有纵向齿形，破碎作业时就靠凸凹齿板的相对运动，对矿石进行弯曲及压碎达到破碎目的。由此可见，破碎齿形的特性与破碎性能紧密相关。我们在CAD技术对破碎齿板实体建模基础上[4]，对上述曲线式破碎腔的齿板齿形进行了实体建模，采用的计算机软件为Pro/E。 1）齿板齿形的分类：颚式破碎机齿板齿形的形貌，目前尚无固定齿形。从国内外生产厂家产品来看，有梯形齿、圆形齿、三角齿等。 2）齿板参数化建模：建立新文档并设置参数。在新建零件文档中，选用公制模板“mmns－Part－solid”选项，即零件的单位系统是“毫米牛顿秒”，进入零件设计环境。利用主菜单“工具—参数”选项，将齿板各参数依次添加到参数列表，见图2。 3) 创建齿板实体:（1）绘制齿板基本轮廓。尺寸参数见图3；然后拉伸成实体，这里需注意的是，要建立尺寸与参数间的关系，见图4，从而得到板实体。（2）创建齿形实体。在拉伸的基础上，创建齿形的曲线方程：x = 0；z = B×t；y = (R-N)+20sin(m×t×360)。其中，齿的个数为m，上下移动曲线的变量为N。生成的图形见图5。（3）打开主菜单“插入—扫描切口”选项，以（1）的弧线为扫描轨迹，生成的曲线作为切口进行切割。至此，齿板实体建模完成，见图6。（4）当改变“工具—参数”中的N数值时，齿形可在三角形与梯形之间转换，见图7。修正后的齿板模型见图8。 3 结束语 1）本文基于颚式破碎机破碎物料流动特性和应用Pro/E 软件特有的参数化驱动建模功能，实现内容如下：(1)优化设计出曲线形破碎腔形；(2)对齿板模型的尺寸实现了参数化驱动；(3)设计时依据不同的宽度、齿数、齿形、弧形等参数值自动生成三维齿板实体模型。2)本文给出的破碎腔形设计和齿形参数化建模方案，不但可以任意进行参数及参数间相互关系的设置、建立和调整，而且可以大大减少设计人员的重复性劳动，提高设计效率；不但可为设计或生产提供一个良好的实际的三维数模样板，而且能为齿板的动态分析研究（例如与有限元分析方法结合）提供一个合理的准确的模型，进而可为齿板和破碎腔形的有效合理的结构设计提供一个量效校核的依据。 参考文献 [1] 李启衡，粉碎理论概要[M],冶金工业出版社，1993,3. [2] 秦志钰，等，复摆颚式破碎机破碎腔形的设计及优化[J],矿山机械，1992（2）：29-34. [3] 黄冬明，等，挤压类破碎机工作机理和工作性能的优化研究[D]，上海交通大学博士论文，2008：2-15. [4] 丰惠萍，容幸福等，基于Pro/E 的颚式破碎机齿板参数化建模[J],科技情报开发与经济，2008（34）：113-114. 资助项目：山西省留学办山西省留学归国人员科研项目（编号2010-40）资金支持。 作者简介：杜海东（1984-），男