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摘要：伴隨著經(jīng)濟社會的進一步發(fā)展，采礦行業(yè)也快速發(fā)展起來。傳統(tǒng)的旋回破碎機腔型難以滿足行業(yè)的發(fā)展需求，因此，亟待對其進行設(shè)計優(yōu)化，以便于提升大型旋回破碎機的整體運行性能。

關(guān)鍵詞：大型旋回破碎機；腔型設(shè)計；優(yōu)化措施

現(xiàn)階段，在采礦、冶金、建材以及化工行業(yè)中，旋回破碎機均得到了廣泛的應(yīng)用。隨著采礦行業(yè)的進一步發(fā)展，其對于采礦效率的要求也隨之提升。旋回破碎機由于破碎產(chǎn)量較高,進料口尺寸相對較大，所以能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)作業(yè)，且運行相對較為穩(wěn)定，因此對于旋回破碎機的設(shè)計和生產(chǎn)得到了國內(nèi)外企業(yè)的重視。隨著礦山企業(yè)對于礦物質(zhì)量的要求日漸提升，旋回破碎機也應(yīng)該具備相對較高的生產(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，勢必難以滿足日益增長的礦石企業(yè)礦石的破碎需求。因此,對大型旋回破碎機腔型進行優(yōu)化設(shè)計極為必要。

1大型旋回破碎機基本結(jié)構(gòu)及工作原理

目前,由于機械式的旋回破碎機的調(diào)節(jié)排料口很困難,需要具備較大的進料口,因此,旋回破碎機基本上已經(jīng)停止了生產(chǎn)。旋回破碎機依據(jù)排料口的動錐支撐方式和具體調(diào)節(jié)方式，常分為液壓式和機械式破碎機兩種，且在定錐的時候常設(shè)計為倒錐形。現(xiàn)階段，底部單缸液壓旋回破碎機是應(yīng)用最為普遍的一種形式，液壓式的旋回破碎機又常細分為頂部單缸和底部單缸的液壓旋回破碎機。旋回破碎機主要包含偏心軸套、動錐、液壓缸、定錐和傳動軸等[2]。機體下部的液壓缸提供動錐上下運動的動力，當(dāng)物料中含有不可破碎的雜物時，動錐下降，液壓缸收縮，雜物排出破碎機，以保證破碎機正常工作。在定錐的內(nèi)表面以及動錐的外表面，均裝有襯板，以方便襯板更換。動錐軸安裝于偏心軸套內(nèi)，一方面能實現(xiàn)減少磨損，另一方面能將動錐上端支撐于橫梁中部套筒內(nèi)，保證動錐的旋擺運動，進而保證破碎機的持續(xù)高效運行。當(dāng)物料中含有不可破碎的雜物時，雜物排出破碎機，動錐下降，液壓缸收縮，一方面能保證破碎機正常運行,另一方面可提供動錐上下運動的推動力,滿足排料尺寸不同的要求。旋回破碎機正常工作時，動錐軸跟隨偏心軸套轉(zhuǎn)動,動力經(jīng)由傳動系統(tǒng)帶動偏心軸套轉(zhuǎn)動。同時，由于動錐不斷靠近和遠離定錐，使得動錐做繞整機中心線的偏心轉(zhuǎn)動，一旦物料受到動錐與定錐的擠壓，擠壓力大于物料內(nèi)部的凝聚力，當(dāng)動錐靠近定錐時，擠壓破碎后物料就會下落，由于自重及物料相互間的擠壓排出破碎腔，會成為旋回破碎機產(chǎn)品[3，4]。

2大型旋回破碎機腔型設(shè)計及優(yōu)化措施

2.1大型旋回破碎機初級腔型參數(shù)設(shè)計當(dāng)前，大型旋回破碎機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，進行排料口尺寸和破碎機進料口設(shè)計，將進料口尺寸B設(shè)計為1525mm，將破碎機產(chǎn)品粒徑控制在0mm-350mm范圍內(nèi)，初選排料口尺寸b設(shè)計為175mm，在旋回破碎機初級腔型設(shè)計中，采取單顆粒破碎理論進行破碎腔的基本結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計。旋回破碎機的基本結(jié)構(gòu)參數(shù)如下[5]：動錐上部直徑DS、破碎腔高度參數(shù)H、定錐底部直徑參數(shù)D1、懸掛點高參數(shù)Ho、嚙角參數(shù)α、進料口偏心距eO、定錐底部直徑參數(shù)D、偏心距e。通過確保破碎機腔結(jié)構(gòu)參數(shù)的合理性，來保證物料加工排除破碎機的正常運行。在本文中，將定錐底部直徑參數(shù)設(shè)計為2745mm，定錐底部直徑參數(shù)設(shè)計為3136.9mm，進料口偏心距設(shè)計為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，以保證旋回破碎機能夠正常將物料破碎，本設(shè)計中卿攻臺嚙角應(yīng)不大于33.3°，礦石與襯板摩擦系數(shù)值設(shè)計為0.3-0.5，獲得其參數(shù)為2908mm，根據(jù)破碎腔幾何關(guān)系進行破碎腔高度值計算，動錐懸掛點高度參數(shù)設(shè)計為4508mm。2.2大型旋回破碎機初級腔形曲線構(gòu)建在進行初級腔形曲線繪制過程中，通過合理提高堵塞點界面，能提高物料破碎質(zhì)量，獲得基本腔形，同時進行曲線優(yōu)化，通過合理提高堵塞點界面，依據(jù)大型旋回破碎機初級腔形參數(shù)，能提高破碎機運行能力，進而構(gòu)建破碎機基本腔型曲線。旋回破碎機基本腔形本科動錐曲線段、定錐出料口直線段、定錐進料口直線段、定錐曲線段、動錐進料口直線段與動錐出料口直線段等構(gòu)成。依據(jù)其腔形曲線，采取三維軟件進行模型構(gòu)建，通過UG軟件中表達式命令進行腔形曲線表達式繪制，并通過規(guī)律曲線命令作基本腔形曲線繪制，確保動錐排料口直線下端點與定錐底面保持300mm距離，以保證通過動錐進行排料口尺寸調(diào)節(jié)，從而獲得不同粒徑產(chǎn)品，通過回轉(zhuǎn)命令進行實體模型生成，形成模型仿真。

3大型旋回破碎機腔型存在的不足及優(yōu)化

當(dāng)前，為了提高破碎機的破碎效果,提高其生產(chǎn)能力，避免其運行過程中出現(xiàn)破碎層堵塞以及其他方面的不足，需要對其基本腔型進行優(yōu)化，根據(jù)破碎機設(shè)計與應(yīng)用的要求，對破碎機腔優(yōu)化設(shè)計時，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)量中所占有的分數(shù)。在優(yōu)化過程中,通過多次迭代計算,進行破碎機腔形曲線優(yōu)化，再利用軟件優(yōu)化工具,對目標(biāo)函數(shù)進行最優(yōu)選擇,以獲得優(yōu)化結(jié)果。依據(jù)目標(biāo)函數(shù)進行變量設(shè)計，通過改變破碎機腔型結(jié)構(gòu)的具體參數(shù)值可以獲得不同性能旋回破碎機，為實現(xiàn)破碎機生產(chǎn)能力高的同時提高產(chǎn)品質(zhì)量，需要進行設(shè)計優(yōu)化，以最合理的結(jié)構(gòu)參數(shù)進行產(chǎn)品設(shè)計，合理設(shè)計變量，明確約束條件。依據(jù)旋回破碎機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動特性，合理設(shè)計破碎腔型優(yōu)化設(shè)計的約束條件。

4結(jié)論

總之，伴隨著采礦行業(yè)的進一步發(fā)展，其對于礦石產(chǎn)品的質(zhì)量要求也隨之提高，于是對于相關(guān)設(shè)備的運行效率和質(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，其主要功能在于對礦石進行初級的破碎。因此通過不斷優(yōu)化大型旋回破碎機的腔型，努力提升破碎機的產(chǎn)品質(zhì)量水平和運行性能，這對于提升企業(yè)運作效率和綜合效益，提高采礦企業(yè)礦石產(chǎn)品質(zhì)量具有意義深遠。[1]向青春,張偉,邱克強,孫治國,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].機械工程學(xué)報2016,8（3）:1-6.[2]畢秋實.大型旋回破碎機腔形優(yōu)化設(shè)計及離散元仿真驗證[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,余萬民,潘德生,梁端平,李進和.KKД-500旋回破碎機腔型優(yōu)化設(shè)計及其試驗分析[J].金屬礦山,2008,6(3):118-120.[5]蘭憲斌.PXZ—1400/170型旋回破碎機頂部軸承潤滑系統(tǒng)的改進[J].礦業(yè)裝備,2016(6):56-57.（上接179頁）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)來源。之后受地殼運動影響，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，銅元素進一步富集成礦，在灰綠色砂巖中形成銅礦化。因此，Ⅰ號銅礦體成因類型屬于在濱海至淺海的過渡相環(huán)境下形成的沉積型銅礦。Ⅱ號銅礦體產(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號銅礦體成因類型屬于熱液型銅礦。4銅礦遠景評價沉積型銅礦的遠景評價：工作區(qū)區(qū)域上位于濱太平洋成礦域（Ⅰ-4）揚子成礦省（Ⅱ-15）昭覺-峨邊-長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)語綜上所述，Ⅰ號礦體位于昭覺-峨邊-長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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[2]斑巖型銅礦的成礦地質(zhì)特征及成因綜述[J].孫渺,汪鷺.西部資源.2016(03).

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