錘式破碎機中單顆粒物料的最大破碎力研究

錘式破碎機具有破碎效率高、破碎能耗少等優點，它在礦山、建材、環保等行業中得到了廣泛應用。到目前為止，該機型的較大破碎力還沒有一個理想的公式進行計算。國外有人根據碰撞理論和破碎力呈線性變化的觀點，提出了較大破碎力等于二倍平均破碎力的公式。但在破碎機實際破碎過程中，較大破碎力與平均破碎力并不是呈線性變化，因而，有必要對該機型的較大破碎力做進一步的探討。

⑴ 錘式破碎機對物料的破碎過程建立的力學模型

為了便于研究，其碰撞過程要做以下幾點假設：

①．在破碎過程中，物料與錘頭的碰撞是彈性正碰撞。

②．在碰撞前，錘頭與轉子同速轉動。

③．在碰轉前，物料水平速度是零。

④．在碰撞處，忽略摩擦力和風阻等影響。

根據這些假設和碰撞理論，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塊物料的質量。

M──錘頭的質量。

V_i──第i塊物料碰撞后的分速度。

V ── 碰撞前錘頭質心處的線速度。

根據物理知識，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── 轉子系統對O軸的轉動慣量

L_c ── 錘頭對其質心軸的轉動慣量

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── 錘頭打擊點到錘頭質心的距離

b── 錘頭打擊點到銷軸軸心的距離

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

再根據牛頓的恢復系數定義以及沖量定理，可以得出，較大破碎力F₁=S₁ /S₂*F₂

F₂── 錘頭對銷軸的較大反沖擊力

S₁/S₂── 在破碎過程中，與時間無關的常數

⑵ 單顆粒物料錘式破碎機破碎時較大破碎力的實驗研究

為了測出單顆粒物料破碎時的較大破碎力，對單排錘式破碎機，在其轉子軸中部對稱地粘貼了4個電阻應變片，并通過導線組成全橋測試電路。

根據上述測試方法，就可以得到，單顆粒物料破碎時，轉子軸上的彎曲應變曲線。并根據實測分析，曲線上的應力較大值就是錘頭對銷軸的較大反沖擊力所引起的線應變。

另外，根據電測原理和轉子軸上的受力特點，可以得到轉子軸上測試處的彎矩M，當然需涉及到一些相關的物理量：W_n，d，B，L，E。

W_n── 轉子軸測試處的抗彎截面膜量

d ── 轉子軸測試處的直徑

B ── 實驗模型中兩圓盤間的距離

L ── 轉子軸上二軸承間的距離

E ── 轉子軸材料的彈性膜量

根據電學和物理學的公式，在單顆粒物料破碎時，逐次改變電機轉速和分別加入砂巖、鋼球、麻石、石灰巖等不同物料進行了破碎實驗，得出了一系列的數據.

⑶ 數據處理和結論

從實驗得出的一系列的數據，可以發現，錘式破碎機的較大破碎力與平均破碎力并不是呈線性變化，為了了解其變化規律，利用計算機對這兩個值的比值進行數據處理：包括均值、方差計算和正態性檢驗等，其結果十分明顯，是一個正態分布曲線圖。根據圖中的數理統計結果，可得如下結論：

①．根據所獲得數據可以發現，較大破碎力與平均破碎力的比值并不呈線性變化。由數理統計原理可知，比值落在區間[ū-3s，ū+3s]的概率為99.7%，置信度為1-ɑ=95%。

②．因為ū-3s=2.045，ū+3s=3.128根據概率論的觀點，得到實驗公式F₁=（2.045～3.128）F，F為平均破碎力。

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