击打头式粉碎机的从优预设

　　1反击锤式破碎机结构及特点

　　该系列机型采用反击式与冲击式相结合，大大延长了易损件寿命，提高了效率。

　　现以该系列破碎机结构示意图（ 1）来分析说明高效超细破碎机的结构和工作原理。该机型由10个主要部件组成。当原料从进料口进入后（由进料口的分流系统将符合粒度要求的颗粒先直接分流） ，转子带动高速旋转的锤头，使物料在锤头与反击板之间、物料与物料之间经多次碰撞和打击后进入弧形筛板，细颗粒物料从弧形筛板的篦孔排出。由于筛板与锤头回转半径的间隙由大变小，筛面上的物料不仅受到打击和研磨，而且还受到挤压作用，研磨作用也得到加强，细碎效果得到强化，同时物料在径向挤压力的作用下有利于排料，避免了篦孔的堵塞。

　　2反击锤式破碎机的优化建模

　　传统的反击锤式破碎机设计建立在经验和实验基础上，不能得到*佳的参数匹配。本文在综合考虑影响反击锤式破碎机设计的各因素的情况下，以能量利用率为优化目标，并以PGXJ86反击锤式破碎机为样机给出了计算实例。

　　211设计变量的选择

　　如2所示，影响破碎机工作性能的主要参数有锤头质量M、轴心O到销轴和锤头接触点距离r′、锤头质心到销轴与锤头接触点的距离Xc，锤头与岩石碰撞点到销轴与锤头接触点的距离S、转子碰前的角速度ω2、转子碰后的角速度ω2′、转子绕轴心O的转动惯量Ir.表示为：

　　X = < X 1， X 2， X 3， X 4， X 5，X 6， X 7 > T = < M ， r′， X c，ω2，ω2′， S ， Ir>T.

　　22目标函数的建立

　　通常选择体积（或质量）*小、效率*高、工作寿命*长、能量利用率*高、结构*紧凑等。本文以能量利用率为目标的优化设计。能量利用率可表示为：F（ x） =η= （ E - Er） / E（1）式中：EDDD锤头所具有的机械能；E rDDD破碎功。

　　E = 1 2 k 1 k 2 MV 2 c 2 + 1 2 I rω2（2）Er = T 1 - T 2 = k 1 k 2 M 2（ V 2 c 2 - V′2 c 2） + 1 2 I r（ω2 -ω′2） - k 1 k 2 mM 2（ r′+ s）2（ m + M）2ω2（1 + e）2（3）式中：k 1DDD转子圆周方向的锤头个数；V 2 cDDD锤头质心碰撞前的速度；k 2DDD转子轴向方向锤头排数；V′2 cDDD锤头质心碰撞后的速度；T 1DDD碰撞前的动能；T 2DDD碰撞后的动能；ω2DDD转子碰前的角速度；ω2′DDD转子碰后的角速度；eDDD恢复系数（按非弹性碰撞求解） ；mDDD物料质量。

　　23约束条件的确定

　　约束条件可分为边界约束和性能约束两类，每一变量的上、下界组成两个约束条件。7个设计变量则可列出14个边界约束条件：g u（ X）≤0（ u = 1，2，…

　　，14）（4）上式可根据常规设计结果及一些经验数据确定。

　　设计变量还应满足反击锤式破碎机的具体结构和性能上的约束。由反击锤式破碎机设计规范得到如下性能约束：

　　（1）为保证反击锤式破碎机不发生运动干涉须满足以下不等式：

　　R min≤r′+ S≤R max（5）式中：R minDDD转子圆周半径下限；R maxDDD转子圆周半径上限。

　　（2）为保证锤头能有效破碎物料应满足力和能量的要求：（a） P P≥< P P >（6）式中：PDDD锤头与物料碰撞点的平均冲力；< P P >DDD物料被破碎成一定粒度的破碎力。

　　由动量定理得：P = S P t = mM （1 + e） （ r′+ s）ω2（ m + M） t（7）式中：tDDD碰撞时间。

　　（b）E≥< Er >（8）式中：< Er>DDD物料被破碎成一定粒度所需破碎功，为已知，Er按式（3）计算。

　　（c）为保证破碎机工作的连续性，必须控制碰撞时的速度损失。

　　即V k 1≤ΔV k≤V k 2（9）式中：V k 1， V k 2DDD锤头速度损失的上、下限，已给定；ΔV kDDD锤头碰撞速度损失。

　　可表示为：ΔV k = V 2 C - V′2 C = （ r′+ Xc）ω2 - （ r′+ Xc）ω2′= （ r′+ Xc）

　　（ω2 -ω2′）（d）为保证破碎机有足够的使用寿命，须满足转子轴和滚动轴承的强度要求。

　　F 01 = S′01 t≤< F 01 >（10）式中：F 01DDD销轴对锤头的反冲力；S′01DDD销轴对锤头的反冲量；< F 01 >DDD销轴反冲力限度值。

　　24优化数学模型

　　综上所述，确立7个优化设计的主要变量，建立起能量利用率的目标函数，归纳整理出23个约束方程，并写成标准形式如下：F（ X） = E - Er E→min s

　　t

　　g i（ X）≥0（ i = 1，2，…

　　，23）（11）

　　3实例计算

　　以常规设计参数为初始值，使用常规优化方目前，在国内外市场上销售的混凝土泵一般采用闭式液压回路控制系统，尤其是高压大排量的混凝土泵采用这种回路系统的比例更高。

　　1现有闭式液压系统控制回路存在的问题是一种典型的闭式液压系统的控制回路，由闭式变量泵1、压力行程控制器2、电磁阀3、叠加减压阀4、控制压力、恒功率阀6、泵送压力、梭阀8组成。它的主要作用：一是实现主泵1的换向，由电磁阀3完成；二是决定主泵流量大小，叠加减压阀4将控制压力调定在固定的值内，驱动压力行程控制器2 ，该装置实际上是一个伺服阀，其阀芯的不同位置决定主泵1斜盘倾角的大小即流量大小；三是由恒功率阀根据拾取的泵送法，如罚函数法，计算后得出结果。常规设计和优化设计结果和性能比较见。

　　4结论

　　由计算结果和比较可以看出：（1）在优化设计中η= 641272 % ，而常规设计中利用系数η= 36108 % ，这样大大提高了破碎机的效率，从而节省电能近2812 %.

　　（2）优化设计注意了锤头与物料碰撞点的选择（变量S） ，有效地控制了锤头的冲击力，使主轴上所受的冲击力大大减小，提高了主轴的使用寿命，同时也降低了机器的振动。

　　（3）优化设计的锤头质量略高于常规设计质量，使锤头更有效地破碎岩石。

　　（4）优化设计的速度高于常规设计的速度，符合能量利用率线图，使效率达到*优。