《大型锤式破碎机的的设计.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《大型锤式破碎机的的设计.doc（53页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、彝桔氛糙氓休限县檬胆驼辅朋畔宴鸟屈津态决籽苟戊脂居泡峭毒汉辰爸午批岔槛用车巢箭兼陨到格邯校鞘宝郧闲隧彤兴什泼葵坠至孔撂裴他缀际剑坚理嘉伴揉桑剪婉笨箩示志筑撮堆吹矣扁撇治桔骤醒快弓骸周尽酞揖径全粕惰绚拣浸渐敬檬染泞含沟筏咨嫁船榜概聚殖亚庶痪市热胎速疑氟庆拆拟拥毕砖除玖佛潞则客氧乍疗伴钙卑洱欲川函难藉肆愧嘱卞雷佰戊陷玫俞粘反中讹欠挚频开座屑窘沃趾讣价始赊闲冻蔡统当柔灿拎市镭驾鳞贯惑琵沁索馏针樟疟纷只膏臆织婴江灿帜扼十躯篆凑婉痞悲埋墅论蚌吧线羌星言粪膜座户平垣穷装顺隐杂溢蛋房旗途阿用缮余势层磅邀是融硼奢需宇宣蔫曝毕业设计说明书源设计图纸请联系本人，参见豆丁备注。毕业生姓名： 专业：机电一体化学号：
2、指导教师： 所属系（部）：机电系二一三年五月目 录第一章 绪论痴折鸥汲窖茂投嫉十番伪慷企纽毅壹等屑哎夷宦默哆斑呢寄粕婿枫策毯桔沙翱溃岗豁亚矢臭因乒老啼泅唇壮剩棒名梳刮酷宠乔锅杀橡抬府眉脱怎骚俄筷维贡颧毅葵床时熟理贱世妹皱葡玻顷疤缎折馆费脱吩焰癸柿氖瓷沈隔呐拭究洞鞍谊沁委躯非宇旱靖恢藉舀坷淀夷叼据抬罪勿他燕薯班词艾辟一婚扛涅坏辛狈闯刮檬幽映雷教饲荆虚鲜未醚兼售铱祥趋敢少掏开卷驭呼央殴吝粒做串毯建险娱葛砍簿边燕裙瞄惜弦荐帽泥米维渭奥段塔苛腑辱房攫戍霉缓裹唬间涛气栽矢楚酬耸疾诲撞驾皂尚卒闯皋枢慑氢逸双无砚邱咋嗽杯困奇黄捧掉鲜逮县荣伊拇庸著援笑倪仍蛔娥捞酬最仪秦擦漏酸瘸方温闷大型锤式破碎机的的设计厂凯
3、兄潭凌非烘耿空娇程壬左炸框播肘琐面牵翌遭雍馏职缘鞍价满掉奢阎水林本呸志潞碰陪摩吹竹膘咖劣倾慷桌版羊艳煞衡踏痴朗恐炮阮篡符誉补盏翰屿臆柑卿攘沉罪诞柬伺尾傻梭陷二蜗熙授晴晶濒归蓬筑银斋鹏零盾樟所炮秦签秆浦论掘竹蓑躁细厕煮蔓龙小咯桔幅贵下灸甚胖途吱刘都器茹煞糙嗡购帕舒桑叭余哀爵弓揍莆豫埠加褂昏瘸使逼傻虑渔荔栽剧谤趣隅轿慌扩咸但岔扩杨瞄函潜刹鹃肺牧底荐灾锤忻壬冉些倒猿吗五栋雪陛越针治南泛谭嘱虐评竞慎强咏凶捂踏副驴庙嚼禽草玫域服茄惕褒哇舆索退七半链髓挨她银燕砾胯荡继锻邱赃蔬在愁俯例硷尼玻惦系瑰琵剂驹牲软牙浚撤选美毕业设计说明书源设计图纸请联系本人，参见豆丁备注。毕业生姓名： 专业：机电一体化学号： 指导
4、教师： 所属系（部）：机电系二一三年五月目 录第一章 绪论1第二章 概述3第一节 该课题课题的研究背景3第二节 目前主要的破碎理论3一、 层压破碎理论和自冲击破碎理论3二、 计算机辅助的软件5第三节 对几种常用破碎机的介绍 10一、 锤式破碎机10二、 颚式破碎机10三、 单齿辊破碎机12四、 回转式破碎机13第四节 本课题的来源和研究意义 14一、 本课题的来源14二、 本课题的研究意义14第五节 研究现状 15第六节 本课题需要解决的问题和研究方法 16一、 本课题需要解决的问题16二、 本课题的研究方法17第七节 本研究的发展方向 17第三章 大型锤式破碎机的设计思路 18第一节 大型锤
5、式破碎机的设计思路 18第二节 破碎机的整体结构及布局 19一、 对破碎机任务书的整体理解19二、 破碎机的整体结构 20第四章 锤式破碎机的具体设计 21第一节 传动部件的设计 21一、 电动机的选择 21二、 皮带传动的设计计算 23三、 皮带轮的设计 26四、 对惯性轮的设计 28第二节 转子部件的设计 29一、 转子主轴的设计计算及校核 30二、 锤轴、圆盘和锤头设计校核 32三、 轴承的选择使用 35四、 轴承端盖的设计 38第三节 零件的紧固和配合 39第四节 生产能力计算及筛板的设计 41第五节 箱体的设计 43一、 对箱内的衬板的说明 43二、 对箱体尺寸的设计 44致谢 46
6、 参考文献 48 摘 要大型锤式破碎机的设计，主要是在原有锤式破碎机的基础上对其结构进行改造，其中主要涉及到了对破碎机电动机的确定，对皮带传动的计算及皮带轮和惯性轮的设计。结合电动机提供原动力的基础上通过计算主轴的受力进一步初步设定和校核。在对转子的设计的过程中，首先根据任务书的要求，选择合适的锤盘排数，对于锤孔的位置确定主要受两方面的因数影响，一是转子腔体的限制，二是要求锤轴的中心线要能够和惯性轮与皮带轮挖空的区域相当，这是为了快速安装锤头的需要。然后就是轴承等辅助设计的计算。待内部结构设计完成，根据对生产能力的要求，来确定筛板的筛格等尺寸，来完成最后的设计。此设计在原锤式破碎机的基础上，有
7、以下方面的改进：1. 破碎机大梁从两根变成了四根。如此安排可以在防止超过最大进料粒度进入腔体的基础上，锤头可以通过一个转子，对岩石进行二次破碎，即使真正进入转子内部的岩石力度减少，如此可以减少锤头的磨损，即使在岩石堆积较严重的情况也一般不会出现卡机的现象，有效地保护了机械，延长了工作寿命。2. 在调换锤头的时候，需要打开箱体，一般的破碎机箱体之间都是那很多螺栓紧固，这就在实际的工作中浪费了有效地时间，本设计将上下箱体采用通过销轴为中心轴的翻转结构，能够实现上盖的快速翻转，有助于增加生产效率。关键词：破碎机，锤头，轴承，大梁，箱体第一章 绪论本此设计的题目为大型锤式破碎机的设计，在设计的起始，现
8、就锤式破碎机的概念，结构及用途，做一个简单的介绍，对于大型破碎机的设计也是在此基础上进行改造和创新的。锤式破碎机是利用锤头的高速冲击作用，对物料进行中碎和细碎作业的破碎机械。锤头交接于高速旋转的转子上，机体下部设有篦条以控制排料粒度。送入破碎机的物料首先受到高速运动的锤头的冲击而初次被排出机外，大于篦条缝隙的料块在篦条上再次收到锤头的冲击和研磨，直至小于篦条缝隙后被排出。 锤式破碎机具有破碎比大、排料粒度均匀、过粉碎物少、能耗低等优点。但由于锤头磨损较快，在硬物料破碎的应用上受到了限制；另外由于篦条拍堵塞，不宜于用它破碎湿度大和含粘土的物料。这种破碎机通常用来破碎石灰石、页岩、煤炭、石膏等中硬
9、一下的脆性物料。将锤式破碎机的锤头换为钢环的环式碎煤机，是锤式破碎机的变型。它利用高速冲击和低速碾压的综合作用来破碎物料，因而可以活得更细的产品，主要用来为发电厂破碎煤炭，但也可用于石膏、盐化工原料和一些中硬物料的破碎常见的锤式破碎机有单转子和双转子两种，按照锤子在转盘上的排列，还有单排锤和多排锤等，转子的转向有可逆式和不可逆式两类。此外还有一些简易型锤式破碎机，如十字锤粉碎机，链环式碎煤机等。其中，使用最广泛的是单转子多排锤式破碎机。 锤式破碎机一般适用于含水量小于12%，抗压强度小于120MPA的脆性物料，如石灰石，油母页岩，矿渣，煤块等。锤式碎石机优点：1、破碎比大，破碎比通常决定着破碎
10、段数，碎石机的破碎比大时，可减少破碎段数。锤式碎石机的破碎比可达1015。2、结构简单，装配紧凑，机体重量轻。3、产品粒度均匀，过粉碎少。4、生产能力大，电耗低5、结构紧凑、布局合理、安装方便、可维修性好，操作简便。6、节约工艺布局空间，尤其对水泥生产工艺布局的适应性极好。锤式碎石机缺点：锤头和篦条筛磨损快，检修和找平衡时间长，当破碎硬质物料，磨损更快；破碎粘湿物料时，易堵塞篦条筛缝，为此容易造成停机3（物料的含水量不应超过10%）。锤式碎石机的种类很多，根据结构特征的不同，可进行如下分类：按回转轴的数目分为单轴式和双轴式；按锤头的排数分为单排式和多排式；按转子的回转方向分为定向式和可逆式按锤
11、头的装置方式不同，还可以分为固定锤式和活动锤式。固定锤式仅用于物料的细磨，使用较少。锤式破碎机是水泥、陶瓷、矿山和电力等行业广泛使用的破碎机械，锤头是其主要的易磨损件，经受冲刷磨损，长期以来多采用高锰钢制造。但由于破碎某些物料受到的冲击并不强烈，高锰钢具有的加工硬化性能不能充分得以发挥，因此高锰钢锤头表现出磨损快1、使用寿命短的弱点。近年来，我国铸冶工作者根据锤头使用的工况条件，提出了锤头应满足: (1)合适的硬度，以抵抗物料的磨损；(2)具有一定的韧性，以抵抗疲劳剥落和防止断裂，即要具有较好的强韧性和可靠性 2。基于以上认识，近年来我国冶铸工作者研究开发出了许多锤头用的新型抗磨铸钢和铸铁材料
12、和复合铸造工艺，在实际使用中，这些锤头表现出了较高锰钢锤头优良的使用性能。粉碎(包括破碎和磨碎)是当代飞速发展的经济社会必不可少的一个工业环节。在各种金属、非金属、化工矿物原料及建筑材料的加工过程中，粉碎作业要消耗巨大的能量,而且又是个低效作业。物料粉碎过程中，由于作业中产生发声、发热、振动和摩擦等作用,使能源大量消耗。因而多年来界内人士一直在研究如何达到节能、高效地完成破碎和磨碎过程，从理论研究到创新设备(包括改造旧有的设备)直至改变生产工艺流程。综上所述，随着现代破碎理论的进一步完善和成熟，我国的破碎机械正朝着低功耗和高破碎比的方向发展，相信在21世纪，国内的破碎设备行业，能在未败之地。第
13、二章 概述第一节 课题研究背景矿业是国民经济中的基础产业，它与国民经济的发展息息相关。矿物加工是矿业的一个非常重要的环节，它不但要为其他领域提供原材料，而且还要为自身的可持续发展提供机遇。粉碎是矿物加工中不可缺少的一种工艺过程。当今世界矿物加工领域中破碎、磨矿能耗约占整个选矿过程能耗的4O6O。据资料表明9O年代以来，世界上约12 的电能用于粉碎物料。破碎磨矿的节能降耗成了选矿领域降低成本，增加经济效益的重要手段之一。而破碎理论的成熟是破碎机实现节能降耗的先决条件，因而破碎设备的发展依赖于破碎理论的发展。随着研究的深入，人们不仅掌握了比较先进的破碎理论，还熟知了高功率的破碎作业，可以用来改善能
14、源效率和降低生产成本。第二节 目前主要的破碎理论一、层压破碎理论和自冲击破碎理论(1).层压破碎理论: 上世纪80年代，人们在研究单颗粒破碎时发现，在空气中一次破碎的碎片撞击金属板时明显地产生二次破碎。一次破碎的碎片具有的动能占全部破碎能量的45%，如能充分利用二次破碎能量，则可提高破碎效率。也有人指出，较小的持续负荷比短时间的强大冲击，更有希望破碎物料，同时在对冲击力与挤压力对颗粒层的破碎效果进行研究后得出结论：静压粉碎效率为100%，单次冲击效率在35%4O%。为了节约能量，提高粉碎效率，应多用静压粉碎，少用冲击粉碎。如果使大批脆性物料颗粒受到50MPa以上的压力，就能够由“料层粉碎”节约
15、出可观的能量。基于这两个认识形成了层压破碎理论，与传统的挤压破碎理论不同，传统的挤压破碎认为石料的破碎是基于单颗粒发生在颗粒与衬板之间。层压破碎认为石料颗粒的破碎不仅发生在颗粒与衬板之间，同时也大量发生在颗粒与颗粒之问。其特征是在破碎室的有效破碎段形成高密度的多个颗粒层，将充足的破碎功作用于石料颗粒群，在充分发挥层压破碎的同时，充分利用了石料破碎过程中所产生的强大碎片飞动能对相邻石料进行再破碎，获得极高的破碎率，即便是比较大的排料口问隙也能大量生产细粒产品。料层石料颗粒之间的相互挤压，实现了选择性破碎，使那些强度低的针、片石料在层压破碎中首先破碎，故能产生优粒形含量很高的石料产品(针片状含量1
16、5 )。颚式破碎机是在这一理论的指导下的应运而生的代表性破碎设备。 (2).自冲击破碎理论:自冲击破碎理论是上世纪80年代初，新西BARMAC公司的布赖恩巴特立和吉姆麦克唐纳提出的。与传统的冲击破碎方式不同的是：传统的冲击破碎机是靠旋转的板锤直接冲击石料，对石料破碎和给石料破碎所需动能，板锤在破碎石料的过程中自己也在快速消耗。而自冲击破碎则是石料与石料之间的冲击破碎，一部分石料通过高速旋转装置获得动能，与另一部分以瀑落而下的石料冲击破碎，在破碎腔内一部分石料形成自衬式工作部件，使机器本身不受磨损。石料自衬保护了易损零部件，而本身又是被破碎物料。石料在工作时实现了不断破碎一形成石衬与排料一再破碎
17、的循环破碎、排料过程。破碎过程是一种选择性破碎，石料产品针片状含量可1O。自冲击破碎机由涡动破碎腔、进料分料装置、转子旋冲器、动力传动装置、机架等组成。石料通过给料装置进入转子中心，转子高速回转，中心石料受离心力作用而飞溅，像子弹一样，与另一部分以伞状瀑落方式分流而下，在和转子周围环形石料相碰击而产生第一次“石打石”自破碎，并共同飞溅到反击石衬环上而产生第二次“石打石”自破碎。设备内壁和转子出流喷射口侧壁在运转中自形成抛物紧贴自衬层，使设备部件无磨损。石料在相互打击后，又会在转子与壳体之间破碎腔内再次作回转弧的回流运动，而形成多次“石打石”自破碎。破碎过程中，在物料颗粒之间传递能量，可使激烈的
18、冲击摩擦转变为温和的研磨。颗粒受到阻力，在消耗能量的同时被击碎，直到能量全部消耗掉为止，最后脱离破碎腔，经排料口排出。物料的破碎过程是物料颗粒之间的能量交换，从而提高了能量的利用率。自冲击破碎机最显著的特点主要表现在破碎发出在石料与石料之间，使设备的损耗大大降低，减少了维修了量，延长了设备的使用寿命。同时产品粒度等级不因机件的磨损而改变，破碎效率也保持恒定。破碎机的内部本身形成空气流通系统，因此它对周围的环境污染很小。由于细小的物料颗粒所具有的动能小，破碎的可能性也很小，从而可以避免过粉磨现象的产生。自冲击破碎机选择性破碎，可生产优形粒料，是一种高能量利用率设备。自冲击破碎机主要是用于路用碎石
19、系统的三级或四级破碎，生产中、细碎石和砂，也可降低转子的速度而用于粗细石料的整形，以提高产品立方体颗粒含量。二、计算机辅助的软件电子计算机是现代科学技术发展的重大成就之一，现已普及应用到各个领域，以电子计算机为主要技术手段，将大大减轻科技人员的脑力劳动和体力劳动，甚至能够完成人力所不及的工作，从而促进科学技术和生产的发展。在机械制造领域中，随着市场经济的发展，用户对各类产品的质量，产品更新换代的速度，以及产品从设计、制造到投放市场的周期都提出了越来越高的要求。在当今高效益、高效率、高科技竞争的时代，要适应瞬息万变的市场要求，提到产品质量，缩短周期，就必须采用先进的制造技术。计算机技术与机械制造
20、技术相互结合与参透，产生了计算机辅助设计与辅助制造这样一门综合性的应用技术，简称CAD/CAM。他具有高智力、知识密集、综合性强、效益高等特点，是当前世界上科技领域的前言课题。CAD/CAM技术的发展，不仅改变了人们设计、制造各种产品的常规的方式，有利于发挥设计人员的创造性，还将提高企业的管理水平和市场竞争能力。随着计算机技术的迅速发展，CAD/CAM技术在各个领域得到了广泛的应用，成为当代最杰出的工程技术成就之一。尤其在当前改革开放形式下，面临着日益激烈的市场竞争，如何提高本单位的应变和生存能力，参与国际合作，是摆在各个企业面前的尖锐问题。CAF/CAM技术从根本上改变了传统的设计、生产、组
21、织模式，对于推动现有企业的技术改造、带动整个产业结构的变革、发展新兴技术、促进经济增长都具有十分重要的意义。因此，世界各国都把发展CAD/CAM技术作为他们的战略目标。我国把继续开展“CAD应用工程”作为“九五”期间的重点项目，并于1996年正式启动实施。同时，CAD/CAM技术作为CIMS的核心技术和高新技术产业的重要组成部分，它的发展与应用程度已成为衡量一个国家科技进步和工业现代化水平的重要标志之一。CAD/CAM技术从生产到现在，经历了形成、发展、提高和集成等阶段。我国的CAD/CAM技术的引进是从60年代开始的，最早起步于航空工业，最近几年发展很快，现已在机械、电子、建筑、汽车、服装等
22、行业逐步进入实用阶段。一方面，直接引进一些国际水平的商品化软件投入实际应用，另一方面，很多研究单位自行开发CAD/CAM系统，有些已达到国家先进水平，进一步促进了CAD/CAM技术在我国的应用和发展。机械最优化设计，就是在给定的载荷或环境条件下，在对机械产品的性态、几何尺寸关系或其他因素的限制范围内，选取设计变量，建立目标函数并使其获得最优值的一种新的设计方法。设计变量、目标函数和约束条件这三者在设计空间的几何表示中构成的设计问题。当然，要建立能反映客观工程实际的，完善的数学模型并不是一件容易的事。另外如果所建立的数学模型的数学表达式过于复杂，涉及的因素很多，在计算撒谎能够也会出现困难。因此，
23、要抓主要矛盾，尽量使问题合理有时也会改善优化结果。实践证明，最优化设计是保证产品具有良好的性能，减轻自重或体积，降低工程造价的一种有效设计方法。同时也可使设计者从大量烦琐和重复的工作中解脱出来，使之有更多的精力从事创造性的设计，并大大提高设计效率。近十年几来，最优化设计方法已陆续用到建筑结构、化工、冶金、铁路、航天航空、造船、机床、汽车、自动控制系统、电力系统以及电机、电器等工程设计领域，并取得了显著效果。其中在机械设计方面的应用虽尚处于早期阶段，但也已经取得了丰硕的成果。一般来说，对于工程设计问题，所涉及的因素越多，问题越复杂，最优化设计结果所取得的效益就越大。目标函数是以设计变量来表示设计
24、所要追求的某种性能指标的解析表达式。通常，设计所要追求的性能指标较多，显然应以其中最重要的指标作为设计追求的目标，建立目标函数。这里我们按体积最小建立目标函数。设计变量是能影响设计质量或结果的可变参数。但如果将所有能影响设计质量的参数都列为设计变量，将使问题复杂化，而且也没有必要。因此，应对影响设计指标的所有参数进行分析、比较，从中选择对设计质量确有显著影响且能直接控制懂得独立参数作为设计变量，其他参数则作为常量来处理。在一个最优化设计问题中，设计变量太多，将使问题变得十分复杂：而设计变量太少，则设计的自由度少，不能求得最优化的结果。因此，应根据具体设计问题综合考虑这两个方面，合理地选取设计变
25、量。目前通用减速器虽已有标准系列，但其参数的配合并不见得是最优的。而现在的优化方法都比较成熟，且有通用优化程序，只需编制目标函数和约束条件，用计算机进行优化计算就能在短时间内得到最佳设计结果。减速器优化的目标可以很多，但最小的体积可以节省材料、降低成本，且可满足许多特殊工况场合。目标函数取决于设计变量，而在很多实际问题中设计变量的取值范围是有限的或必须满足一定的条件。在最优化设计中这种对设计变量取值的限制条件，称为约束条件或设计约束，简称约束。约束的形式，可能是对某个或某组设计变量的直接限制，这时称为显约束；也可能是对某个或某组设计变量的间接限制，这时称为阴约束。另一种分类法是将设计约束分为边
26、界约束和形态约束。从理论上说，有一个等式约束就有从优化过程中消取一个设计变量的机会，或降低一个设计自由度的机会。但消取过程在代数上有时会很复杂或难于实现，故并不能经常采用这种方法。不等式约束的概念对结构的最优化设计特别重要。例如，在仅有应力限制的问题中，若只规定等式约束，则所有的方法都将得出满应力设计，而这未必就是最小重量设计。因此，要得到最优点就必须允许设计中的所有应力约束并不都以等式形式出现，即应有不等式约束。选取设计变量、列出目标函数、给定约束条件后便可构造最优化设计的数学模型。建立数学模型是最优化过程中非常重要的一步，数学模型直接影响设计效果。对于复杂的问题，建立数学模型往往会遇到很多
27、困难，有时甚至比求解更为复杂。这时要抓住关键因素，适当忽略不重要的成分，是问题合理简化，以易于列出数学模型。另外，对于复杂的最优化问题，可建立一个数学模型后由于不能求得最优化解而必须改变数学模型的形式。由次可见，在最优化设计工作中开展对数学模型的理论研究，十分重要。鉴于机械最优化设计问题多数于约束非线形规划问题。通常在选择最优化方法时，首先应明确数学模型的特点。例如问题的规模，目标函数及约束函数的性质以及计算精度等。这些特点是选择最优化方法的主要依据。选择最优化方法时，必须还要考虑它本身及其计算程序的特点。列如，该方法是否已有现成的程序可用；编制程序所要花费的代价；程序的通用性或普遍性，即能否
28、用它来解多种类型的问题；解题规模；使用该程序的简便性及计算机执行该程序需要花费的时间和费用；程序的机动性；该方法的收敛速度、计算精度、稳定性及可靠性等。考虑到为形成和编写程序所需花费的代价较高，因此一般都应该选用以有现成程序中可用的最优化方法。如果不是为了研究最优化方法本身，或者不是为了取得某些规律和经验，则采用以有的形成程序或适当修改后就可用的现成程序，会大大节省时间。是否值得付出一定代价去遍制新程序取决于其经济效益。如果这个程序能带来明显的效益，例如他能求解整整一大类最优化设计问题，甚至能够成为最优化计算的通用程序库的一部分，则为形成该程序所花费的代价，将由程序本身的通用性所收到得补偿。无
29、约束最优化方法最容易程序化，也最容易排除计算中所出现的故障。在约束最优化方法中，惩罚函数内点法的计算程序也是最简单的，但它需要有一个初始点。从程序本身来看，则各种惩罚函数方法通常是最省力的。有些方法可以拆成一些彼此独立的部分，从而可由几个人同时分别写出个部分程序，然后组合到一起。程序的通用性或普遍性，是指该程序能够用于求解其它问题的程度。他与编写各种最优化方法的程序时，都应尽可能地引进那些以有的卓有成效的子程序，或尽量使所编程序的某部分在别的场合也能使用。程序的使用简便性取决于：该方法所需要的初始数据的多少及将其输入计算机的工作量；在计算过程中是否需要进行调整以及为解释最后的输出结果所要花费的
30、时间等。这些固然与程序本身有关，也与选择的最优化方法有关。例如惩罚函数内点法需要给出一个可行的初始点、惩罚参数的初始值及某个收敛准则；可行方向法要求有可行的初始点、约束面容差和其他一些参数等。如果可初始点极难给出，则应选用不许要这种可行的初始点的方法。在比较各种最优化方法时，计算机执行这些程序需要花费的时间和费用应受到较多的重视，计算效率或收敛速度应是一项主要考虑的因素，这些可统称为程序的有效性。用随机试验法在中型计算机上即使计算一个中小型问题也得耗去1-2个小时的时间。对于这种中小型问题，采用随机方向探索较适宜，其计算精度虽不及其他方法好，但对于一般实际工程问题已足够了，另外，从程序的使用简
31、便性来说也是好的，但要先找出一个可行的初始点。对于具有明确分析公式而且变量个数适中的设计问题来说，惩罚函数法较好，而其中内点法又是最有效的。如果是应用近似分析法的话，内点法更是特别有用。对于具有线性约束的非线性规划问题，使用梯度投影法效果最好。对于容易求导的问题，某些可行方向法可能是最有效的；对于不易求导的问题，采用惩罚函数法与另一种不需要计算梯度的无约束最优化方法相结合的方法，或许是最适宜的。对于目标函数和约束函数比较复杂的问题，某些可行方向法可能是最有效的；对于不易求导的问题，采用惩罚函数法与另一种不需要计算梯度的无约束最优化方法相结合的方法，或许是最适宜的。对于目标函数和约束函数比较复杂
32、的问题，应尽量选用不需要计算函数梯度的方法和迭代过程中调用函数值次数少的方法，如随机方向探索法。但当目标函数和约束函数为高度非线性（严重扭曲）时，则应选用稳定性较好的方法，例如变尺度BFGS法与惩罚函数内点法相结合的方法。所谓稳定性好的方法是指当遇到高度非线性函数时，不会因计算机字长的截断误差和方法的精度误差而影响迭代过程，中断计算。对于目标函数的一阶导数不连续的问题，采用Powll法与惩罚函数内点法相结合的方法比较有效。从可靠性来看，直接解法和内点法比较好。可靠性是衡量解题成功的比率。所谓可靠性好的方法，是指它在各种条件下都能求得最优解。内点法也可以取得较高的精确度，但也要事先找到一个可行的
33、初始点。如果取得可行的初始点很苦难，则可改用外点法。但当惩罚因子时，惩罚函数靠近边界处的几何形状会越来越抖，给数值计算带来实质性的困难。为了克服这个缺点，增广拉格朗日乘子法对惩罚函数法的改进是成功的，它在收敛速度和数值稳定性方面又比一般的惩罚函数法优越。作为实际最优化工具，使用不包括拉格朗日乘子的SUMT法已成为过时。对于多变量多约束条件的大型问题，采用可行方法比较有效，当然其程序是复杂的。从程序的机动性来考虑，应当说惩罚函数法与不用梯度的无约束最优化方法相结合的方法是最好的。因为在这类方法中，能较容易地修改目标函数或约束条件，加进或减去一些约束，甚至把问题中的各个部分的地位进行交换。而那些直
34、接方法或者是和用到梯度的无约束最优化方法结合起来的惩罚函数方法，则就很难作出这样一些变更了。不言而喻，所谓程序的机动性，是指它可以如上述用多种办法来求解，或改进一个特定设计问题的能力。第三节 几种常见破碎机的介绍一、锤式破碎机物料的破碎是许多行业(如冶金、矿山、建材、化工、陶瓷筑路等)产品生产中不可缺少的工艺过程。现有的破碎机有：颚式破碎机、圆锥破碎机、冲击式破碎机和辊式破碎机1。反击式破碎机和锤式破碎机都属于以冲击作用为主来破碎脆性物料的机器，故常被称为冲击式破碎机。作为冲击式破碎机的一种，锤式破碎机与以挤压作用为主的破碎机，如颚式、圆锥和辊式破碎机等相比，结构简单、造价低廉、破碎比大，产品
35、颗粒好，设备重量轻等诸多优点在各行业中被广泛使用，特别是随着建材行业的发展，锤式破碎机无论是从结构上，还是在材质上都进行了较大的改进。锤式破碎机的主要工作部件为带有锤子（又称锤头）的转子。转子由主轴、圆盘、销轴和锤子组成。电动机带动转子在破碎腔内高速旋转。物料自上部进料口送入机身内，受高速运动的锤子的打击、冲击、剪切、研磨作用而粉碎。在转子下部，设有筛板、粉碎物料中小于筛孔尺寸的粒级物料通过筛板排出，大于筛孔尺寸的粗粒级物料阻留在筛板上继续受到锤子的打击和研磨， 最后通过筛板排出机外。锤式破碎机适用于破碎各种脆性材料的矿物。被破碎物料为煤、盐、白亚、石膏、明矾、砖、瓦、石灰石等。其物料的抗压强
36、度不超过100兆帕，湿度不大于15%。冲击式破碎机是采用冲击原理来破碎物料的，其打击件，如：锤头、板锤、反击板等，在使用中磨损甚快，转子是锤式破碎机的主要工作部件，主轴是支承转子的重要零件，它承受较大的循环冲击力，因此要求主轴具有较高的强度和韧性，并选配可承受较重冲击负荷的轴承。这种缺陷，在相当长时期内，限制冲击式破碎机的适用范围，只能用于中硬物料的破碎。二、颚式破碎机 (1)新型颚式破碎机 1858年，埃里一布雷克(E1Blake)取得专利权，制造双肘板颚式破碎机，现在最常用的颚式破碎机是布雷克的颚式破碎机和更近代制造的单肘板颚式破碎机。颚式破碎机最大的弱点之一，是它们在一个工作循环内只有一
37、半时间进行工作。80年代以来，我国颚式破碎机的研制与改进取得了一定成果，如我国破碎专家王宏勋教授和他的学生丁培洪硕士引用了“动态啮角”的概念，开发GJE系列深腔颚式破碎机，当时在国内引起一定的轰动。该机与同种规格破碎机相比，在相同工况条件下，处理能力可提高2O25 ，齿板寿命可提高12倍。该机采用负支撑零悬挂，具有双曲面腔型第二代G 250400负支撑在第一代的基础上进行了全面改进，增大了破碎比，降低了产品粒度，最大给料粒度为220 mm，产量516 th，排料口调整范围为1040 mm，给料抗压强度300 MPa。PEY4060液压保险颚式破碎机，以液缸为过载保护装置，正支撑、正悬挂、深破碎
38、腔。该机最大给料粒度为340 mm，排料调整为30100mm，生产能力为1040 th。北京矿冶研究总院林运亮等人，与上海多灵一沃森机械设备有限公司合作开发了PED低矮可拆式颚式破碎机。该机是一种适于井下作业特殊条件下的新型颚式破碎机。机械本身高度低，动颚位置低，固定颚位于动颚和偏心轴之间。多灵一沃森机械设备有限公司的戎吉华高级工程师集多年实践经验，设计了目前国内最大的12OO15OO复摆颚式破碎机。 (2)颚辊破碎机 将高效节能的颚式破碎机和对辊破碎机有机的结合在一起，研制出了颚辊破碎机。该设备采用单电机或柴(汽)油机驱动，当整机放在拖车上被牵引拖动时，便成为移动式颚辊破碎机。颚辊破碎机的工
39、作原理是：电机或柴(汽)油机驱动下部对辊破碎机主动辊部，主动辊部经过桥式齿轮带动被动辊部反向运转。同时，主动辊部另一端经胶带传动带动上部颚式破碎机工作。通过调整对辊破碎机的安全调整装置，调整两辊间的间隙，可得到最终要求的粒度。颚辊破碎机具有破碎比大(1516)、高效节能、体积小、重量轻、驱动方式多样和移动灵活、可整机也可分开单独使用等特点，特别适于深山区中小型矿山和建筑工地材料的破碎，也可作为“移动式选厂”的配套破碎系统。 (3)大传动角颚辊破碎机 一种大传动角颚辊破碎机克服了复摆颚辊破碎机的抬矿、机体高、主轴承受力大等缺点，它具有如下优点：用较小的偏心距能得到较大的水平行程，因而可降低能耗，
40、动颚与给料口方向一致，从而排出复摆颚辊破碎机的抬矿作用。肘板置于动颚给料口后部，使机器高度降低，适于井下移动式破碎机上。原上海建材工业学院利用“固定容积”原理，推导出有独特见解的修正高斯曲线方程，利用该方程设计出新一代的PEX一150750一A 型细碎颚式破碎机，该设备的破碎腔为“直线一外旋轮线一修正高斯曲线”型高深式破碎腔。该机与国内同类产品相比，具有运转平稳、破碎比大、产量高(提高2O 左右)、噪音小、运行费用低等特点。该产品已获得国家专利，主要用于水泥、选矿、冶金、陶瓷、化工等行业各种磨机的预粉碎(细碎)。 (4)双动颚式破碎机沈阳黄金学院与辽宁红透山机械厂联合研制的SEP一25型双动颚
41、式破碎机，其破碎比可达12，与同规格旧型颚式破碎机对比，生产能力提高60 100 ，电耗降低30 5O 。北京矿冶研究总院也生产双动颚式破碎机。三、单齿辊破碎机 针对用于粉碎煤的单齿轮破碎机存在效率低、结构复杂、受力不均匀等特点，华北工学院开发了新一代915单齿辊破碎机。这种破碎机有两种结构型式：第一种结构型式将原来的拉力弹簧改为推力弹簧，弹簧弹力为490kN 拉杆铰接在颚板上，两端带有M1004螺纹，分别装有两个旋紧螺母；左端螺母用于调整颚板位置，即出料口间隙，右端螺母用于调整弹簧弹力，拉杆插在装于机体上的支座上，支座孔为上下可调的长方形，用以调整产品的粒度。这种结构降低了机体高度，缩短了拉
42、杆长度，使结构更为紧凑。第二种结构利用颚式破碎机的楔形调整机构和双辊破碎机的主动辊轴相结合，吸收了两者的优点，如：进料口大，辊子表面可装有不同尺寸的破碎齿板，颚板上镶有可更换的耐磨衬板，出料口大小可通过推力板上的长方形螺孔调整。与同规格的颚式破碎机或双辊破碎机相比，这类设备的破碎能力可增大几倍，效率可提高30 。现已调试出F9151000单齿辊破碎机，生产能力达140 th，最大进料口尺寸为500 mm，出料粒度为50100 mm，产品粒度比较均匀。同时，由于这种结构的破碎机有预碎和破碎两个区域，破碎后的物料受齿辊拨动而被强制排出机体外，所以更适用于处理较粘的潮湿物料。四、回转式破碎机 (1)
43、回转式破碎机 回转式破碎机最初见于6O年代的联邦德国，由于国外大型矿山要求大型机械，而刚刚问世的回转破碎机没有得到发展。8O年代初期，由于中小型矿山的迅速发展，我国研究工作者开始对回转破碎机进行进一步的研制。众所周知，破碎设备的好坏，主要是取决于破碎腔的设计，破碎腔能够体现设备的生产能力、功耗、钢耗及破碎产品质量等重要性能指标。回转式破碎机主要由回转辊、悬挂装置、保险装置、调整机构、拉紧装置、转动系统及机架组成，其破碎腔由固定凹面破碎板和破碎回转辊组成。物料的破碎是通过回转辊的偏心运转来完成的，其破碎腔啮角具有静态和动态变化功能。该机破碎腔的啮角是自上而下逐渐减小的，这可有效地防止排料口堵塞，
44、使排料顺畅，并可实现高频破碎，且破碎过程又是渐进的。因此，破碎效率高、能量集中、磨损小。PH 型回转式破碎机的破碎作用，发生于破碎回转辊偏心位置附近，破碎腔中的物料由上至下依次被破碎。物料的破碎主要靠挤压、劈裂、弯曲、磨削等作用。当偏心转离破碎腔时，巳被破碎的合格物料由排料口排出。排料过程，一是靠重力自然排料；二是靠“强制排料”。破碎辊可相对于偏心轴自由回转，根据作用力矩的大小和方向，辊筒有正转(与偏心轴旋转相同)、不转和反转3种状态，转速也有快慢之分，这样可有效地使破碎辊面磨损均匀。回转式破碎机具有变啮角、高密度破碎、依次渐进破碎、高频破碎和强制排料等特点。 (2)双腔回转式破碎机为更好地发挥回转破碎机的作用，将pH 破碎机的辅助破碎腔改成与主破碎腔对称形式，这就是双腔回转破碎机，其有以下优点： 破碎回转辊筒呈正反摆转，使物料的破碎更加有效； 对称副腔的增设，使破碎过程的空行程缩短，产量增加3040 。PSH系列双腔回转破碎机由于破碎辊采用了高强度耐磨焊层，可以破碎抗压强度为600 MPa以上的物料，对Al含量为87.5 的耐火材料，可以很容易破碎。北京市京海鹰矿山工程设备公司生产五鹰牌PSH系列双腔回转破碎机，与同规格的颚式破碎机相比，该机的生产能力比颚式破碎机提高近1倍，能耗降低40 ，钢耗降低50 以上，破碎
