錘式破碎機(jī)中單顆粒物料的最大破碎力研究

錘式破碎機(jī)具有破碎效率高、破碎能耗少等優(yōu)點(diǎn)，它在礦山、建材、環(huán)保等行業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。到目前為止，該機(jī)型的較大破碎力還沒(méi)有一個(gè)理想的公式進(jìn)行計(jì)算。國(guó)外有人根據(jù)碰撞理論和破碎力呈線性變化的觀點(diǎn)，提出了較大破碎力等于二倍平均破碎力的公式。但在破碎機(jī)實(shí)際破碎過(guò)程中，較大破碎力與平均破碎力并不是呈線性變化，因而，有必要對(duì)該機(jī)型的較大破碎力做進(jìn)一步的探討。

⑴ 錘式破碎機(jī)對(duì)物料的破碎過(guò)程建立的力學(xué)模型

為了便于研究，其碰撞過(guò)程要做以下幾點(diǎn)假設(shè)：

①．在破碎過(guò)程中，物料與錘頭的碰撞是彈性正碰撞。

②．在碰撞前，錘頭與轉(zhuǎn)子同速轉(zhuǎn)動(dòng)。

③．在碰轉(zhuǎn)前，物料水平速度是零。

④．在碰撞處，忽略摩擦力和風(fēng)阻等影響。

根據(jù)這些假設(shè)和碰撞理論，可以列一系列方程。需要的物理量有M_i，M，V_i，V。它們分別表示的意思是：

M_i──碰撞后，第i塊物料的質(zhì)量。

M──錘頭的質(zhì)量。

V_i──第i塊物料碰撞后的分速度。

V ── 碰撞前錘頭質(zhì)心處的線速度。

根據(jù)物理知識(shí)，還有公式如下

S₁=ΣM_i V_icos&,

S₁-S₂=M（V-V_i），

要求出碰撞前錘頭質(zhì)心處的線速度，即V的值，還需要知道以下的物理量：L₀，L_c，A_i，V_i，a，b。它們

分別表示的意思是：

L₀── 轉(zhuǎn)子系統(tǒng)對(duì)O軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量

L_c ── 錘頭對(duì)其質(zhì)心軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量

A_i── 第i塊物料碰撞后的分速度

V_i── 與碰撞方向的夾角

a── 錘頭打擊點(diǎn)到錘頭質(zhì)心的距離

b── 錘頭打擊點(diǎn)到銷軸軸心的距離

另外，還需要有一些輔助的物理量：S₁，S₂。它們分別表示的意思是：

S₁ ── 錘頭與物料間的碰撞沖量

S₂── 錘頭銷軸間的碰撞反沖量

再根據(jù)牛頓的恢復(fù)系數(shù)定義以及沖量定理，可以得出，較大破碎力F₁=S₁ /S₂*F₂

F₂── 錘頭對(duì)銷軸的較大反沖擊力

S₁/S₂── 在破碎過(guò)程中，與時(shí)間無(wú)關(guān)的常數(shù)

⑵ 單顆粒物料錘式破碎機(jī)破碎時(shí)較大破碎力的實(shí)驗(yàn)研究

為了測(cè)出單顆粒物料破碎時(shí)的較大破碎力，對(duì)單排錘式破碎機(jī)，在其轉(zhuǎn)子軸中部對(duì)稱地粘貼了4個(gè)電阻應(yīng)變片，并通過(guò)導(dǎo)線組成全橋測(cè)試電路。

根據(jù)上述測(cè)試方法，就可以得到，單顆粒物料破碎時(shí)，轉(zhuǎn)子軸上的彎曲應(yīng)變曲線。并根據(jù)實(shí)測(cè)分析，曲線上的應(yīng)力較大值就是錘頭對(duì)銷軸的較大反沖擊力所引起的線應(yīng)變。

另外，根據(jù)電測(cè)原理和轉(zhuǎn)子軸上的受力特點(diǎn)，可以得到轉(zhuǎn)子軸上測(cè)試處的彎矩M，當(dāng)然需涉及到一些相關(guān)的物理量：W_n，d，B，L，E。

W_n── 轉(zhuǎn)子軸測(cè)試處的抗彎截面膜量

d ── 轉(zhuǎn)子軸測(cè)試處的直徑

B ── 實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭袃蓤A盤(pán)間的距離

L ── 轉(zhuǎn)子軸上二軸承間的距離

E ── 轉(zhuǎn)子軸材料的彈性膜量

根據(jù)電學(xué)和物理學(xué)的公式，在單顆粒物料破碎時(shí)，逐次改變電機(jī)轉(zhuǎn)速和分別加入砂巖、鋼球、麻石、石灰?guī)r等不同物料進(jìn)行了破碎實(shí)驗(yàn)，得出了一系列的數(shù)據(jù).

⑶ 數(shù)據(jù)處理和結(jié)論

從實(shí)驗(yàn)得出的一系列的數(shù)據(jù)，可以發(fā)現(xiàn)，錘式破碎機(jī)的較大破碎力與平均破碎力并不是呈線性變化，為了了解其變化規(guī)律，利用計(jì)算機(jī)對(duì)這兩個(gè)值的比值進(jìn)行數(shù)據(jù)處理：包括均值、方差計(jì)算和正態(tài)性檢驗(yàn)等，其結(jié)果十分明顯，是一個(gè)正態(tài)分布曲線圖。根據(jù)圖中的數(shù)理統(tǒng)計(jì)結(jié)果，可得如下結(jié)論：

①．根據(jù)所獲得數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，較大破碎力與平均破碎力的比值并不呈線性變化。由數(shù)理統(tǒng)計(jì)原理可知，比值落在區(qū)間[ū-3s，ū+3s]的概率為99.7%，置信度為1-ɑ=95%。

②．因?yàn)楱?3s=2.045，ū+3s=3.128根據(jù)概率論的觀點(diǎn)，得到實(shí)驗(yàn)公式F₁=（2.045～3.128）F，F(xiàn)為平均破碎力。

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