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2 0 1 3 年第5 期有色金属 选矿部分 3 9 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ，j ．i s s m l 6 7 l 9 4 9 2 ．2 0 1 3 ．0 5 ．0 1 1 基于M a t l a b 的P W A l 0 0 1 2 0 外动颚式破碎机配重 的优化 郦亮1 ，张峰1 ，于静远2 1 ．北京矿冶研究总院，北京1 0 0 1 6 0 ；2 ．卡特彼勒 中国 投资有限公司，北京1 0 0 1 0 2 摘要为了使P W A l 0 0 1 2 0 外动颚式破碎机达到最佳平衡状态，利用M a t l a b 的优化功能，求出了P w A l 0 0 1 2 0 外动颚 式破碎机工作时机器及基础所受振动力最小时的配重大小以及位置。 关键词P w A l o o l 2 0 外动颚式破碎机；M a t h b ；配重；振动力 中图分类号T D 4 5 1 ．2文献标志码A文章编号1 6 7 1 9 4 9 2 2 0 1 3 0 5 0 0 3 9 - 0 3 C o 岫t e rW e i g hO p 伽妇吐o no fP w A l ∞1 2 0O u t - 】Ⅵo 咖gJ a wC r 吣h e rB 嬲e do nM a U a b 工JL Z 田W 1 ，Z H H ⅣG 风’，W 1 ，I 可m 恻眦n 嚣 J ．B 啦叼G e n e 脚风s 觚r c hI h S 饿u 钯0 厂施n { n g 觎d 讹t 棚“坝，，晚彬叼J D D I 卯，吼z n 口； 2 ．踟t e 叩i z z 盯 蕊i 砌h I ，酷t 玎l e ，l tC D ．，L 缸，B e 扰叼J D D j D 2 ，饥i n n A b s t r a c t I no r d e rt oa c h i e v et l l e o p t i m u mb a l a n c e s t a t eo ft h eP W A l 0 0 1 2 0o u t m o V i n gj a w c n l s h e r ，t h eM a d a b 叩t i I l l i z “o nf u n c t i o ni sa p p l i e dt od e t e 姗i n et h es i z e 粕dl o c a t i o no ft h ec o u n t e rw e i g h o ft h eP W A l 0 0 1 2 0o u t m o v i n gj a wc m s h e rw h i l et h eV i b r a t i o nf o r c ei sI I l i n i m u mf o rt h e 叩e r a t i n g 眦c h i n e a n di t sb a s e ． K e y 、阳r d s P W A l 0 0 1 2 0 ；0 u t m o v i n gj a wc m s h e r ；M a d a b ；c o u n t e rw e i g h ；V i b r a t i o nf o r c e 破碎机的平衡问题一直是破碎机设计研究中的 关键点之一，外动颚式破碎机逐步朝着大型化的方 向发展，而机器越大，机器运转时产生的振动力就 越大，其平衡性的要求就越高。目前外动颚式破碎 机是通过在飞轮和皮带轮上添加配重块，以及拉紧 装置来使机器尽量达到平衡状态⋯。最主要的手 段就是通过添加配重来尽量减小破碎机自身惯性力 对机器产生的振动，但是对于一般铰链四杆机构， 仅仅用添加配重的方法是无法完全消除机架支座上 的振动力，只能调整配重的大小和位置，使随机构 位置而变化的机架支座上的振动力尽可能的最小。 本文利用M a d a b 软件，对P W A l 0 0 1 2 0 外动颚式破 碎机的机构配重进行优化计算，调整配重的质量和 角度，使机器工作时的振动力尽可能的小。 1力学模型的建立 所示的四杆机构[ 2 ] ，以动颚肘板摆动中心为原点建 立的坐标系下，图中A B 、B C 、C D 、D A 依次为杆 1 、杆2 、杆3 和杆4 ，分别代表了偏心轴部分、动 颚体及其附着部件、动颚肘板和机架。杆长依次为 l l 2 0m m ，Z 2 27 2 9m m ，Z 3 4 0 0 咖和1 4 29 1 7 ．4 m m 根据曲柄回转中心A 点相对坐标原点D 的位 P W A l 0 0 1 2 0 外动颚式破碎机可以简化成如图1 g ．1 收稿日期2 0 1 2 一1 1 _ 0 2 修回日期2 0 1 3 - 0 7 2 3 作者筒介郦亮 1 9 8 4 一 ，男，湖北蕲春人，助理工程师。 图1外动颚式破碎机机构简图 M e c h a n i s ms k e t c ho fo u t m o v i n gj a wc n l s h e r 万方数据 4 0 有色金属 选矿部分2 0 1 3 年第5 期 置B 28 5 4m m ，日 6 0 5m m 可计算得出 。 图中吼、巩、巩、吼，分别为杆1 、2 、3 、4 的 角位移，觋、y 。为飞轮上配重的大小和径向的方向 角，为动颚体及其附着部件的质心的方向角。 1 ．1 运动学分析 破碎机运动分析是对破碎机动力学参数设计的 基础，各杆件的加速度和角加速度则是研究振动力 的关键参数。根据平面四杆机构的运动学分析，可 求出各杆件的运动学参数[ 3 ] 。 杆1 、2 、3 的加速度分别如下， 杆1 质心加速度可表示为 f 节h 一伽2 r - c 。s 吼 I ≯1 产一埘1 2 r l s i n p l 杆2 质心加速度可表示为 f ；j t l J l 2 f l c o 胡广￡蛸i n 7 r 岛d 伽j r 2 c o s 1 T 岛一d l 珏一硼l ≈l s i n 尻 s 2 r 笫o s 仃 6 卜a 埘j 2 r 2 s i n 1 T 晚一d 杆3 质心加速度可表示为 ≯，， 一争训，s i n 即争订f 3 c 础， 予，产争砌，c 。s 卧争砰f 3 s i n p ， 附加上配重，整个机构的振动力为 『肛E l 艮o s 口胛J _ 一 m ，访I m 2 珏m 搦， m ，删，2 c 0 5 口胛J { 毕F 广耶i n 口胛』 - 一 m 拼舯2 i 枷j 珏 m 。r 棚，2 s i n 口州， 7 【正、／丽 式中凡、R 是在x 、y 方向上的分量，E 、E 是在X 、l ，方向上的分量，m 。、№、m ，、m 。分别为 偏心轴部分 杆1 、动颚体及其附着部件 杆2 、 动颚肘板 杆3 、配重的质量，y 。为配重的方向 角，h 为配重的向径。 2 优化模型的建立 1 2 ．1 设计变量 附加在飞轮和皮带轮上的配重的位置按结构确 定[ ”] ，即心预先给定。取配重质量嘞及其向径 2 方向角y 。为设计变量。 x [ 戈l 石2 ] T - [ 嘞7 1 ] ’ 2 ．2 目标函数 以作用在曲柄轴支座A 的振动力合力F 的最大 L j ， 值极小为目标函数 式中埘。、训、t t J ，是杆1 、杆2 、杆3 质心的角 速度，占。、占、占，是杆1 、杆2 、杆3 质心的角加速 度，r 1 为A 到杆1 质心G 。之间的距离，r 2 为B 到 杆1 质心G ，之间的距离。 1 ．2 振动力平衡 机构振动力是反映和度量一个机构在运动过程 中由于各构件质量产生的惯性力作用的重要指标， 大小为各构件惯性力的总和[ 4 ] ， 肛参。；眠t 觚n F z m i n l k 2 ．3 约束条件 两个设计变量的边界约束为 G 1 戈 矾F z l ≥0 G I 算 m 2 _ m d 粼m 一≥0 8 G 3 z 2 7 1 ≈2 G 4 菇 2 7 r 7 1 2 7 r 馋2 ≥O 式中K 为系数，取肚0 ．1 ，耽为动颚体及其附 着部件总质量，K 耽一嘞≥0 表示配重啪的上限 4 为K 忱。 式中，矾为各杆件质量，矗为各杆件质心位置 在固定坐标系中的向量，n 为活动杆件数，E 为机 构的振动力向量。 在曲柄偏心轴部分上h ，y 。处加配重嘞，其惯 性力为R ，因此，作用在曲柄轴支座A 上的合力为 肚只 乃 5 因此P w A l 0 0 1 2 0 外动颚式破碎机偏心轴部分、 动颚体及其附着部件以及动颚肘板这三部分活动构 件的惯性力总和为， 3 卜軎善晰- 赫 耐棚拈厩 6 只， 一 m l ≯l ， m 2 ≯h m 3 歹3 。 ⋯ E F 一 m 1 ≯1 ，m 2 ≯2 ，m 3 彳3 ， 3 优化计算 P W A l 0 0 1 2 0 外动颚式破碎机的主要参数分别 为Z l 2 0m m ，Z 2 27 2 9m m ，Z 3 4 0 0m m ，B 28 5 4 m m ，日 6 0 5m m ，偏心轴转速n l 2 6 0r ／I I l i n ，m l 8 I r 5 7 3k g ，他 1 37 2 8k g ，m 3 2 3 0k g ，p a r c t a n 鲁 1 1 ．9 7 0 ．理 1 ．9 1 0 。 根据以上已知条件，利用M a t l a b 进行编程优 化计算，最后得出的优化结果为m 乒3 4 1 ．9k g ，7 l - 1 7 1 ．7 9 。。 根据计算结果得出了精确的配重的质量和位 置，配重并非是简单的配置在偏心轴偏心部分的对 下转第4 9 页 万方数据 2 0 1 3 年第5 期沈政昌等K Y F 型浮选机内气泡特征参数分析与探讨 4 9 等问题奠定了基础。 2 在叶轮和定子区以上，随着距溢流堰距离 的增加，气泡速度不断增大。在同一位置，转速 2 5 6r ／m i n 时气泡速度明显大于转速1 9 5 √血n 时的 速度。 3 在较低气量条件下，浮选机纵截面内上部 空气弥散较均匀，而在底部区域气体含量较低，这 与试验观察一致。 4 在同一转速下，充气量的增加，槽体内气 含率随之增加。在相同充气量条件下，转速的提高 有助于改善空气分散性能。 5 随着浮选机充气水平的不断提高，浮选机 功耗逐步降低。 参考文献 [ 1 ] 沈政昌，刘惠林，刘承帅．国内外大型浮选机的应用与进 展[ J ] ．金属矿山，2 0 1 0 增刊 5 3 7 5 4 4 ． [ 2 ] 沈政昌，卢世杰，史帅星，等．基于c F D 的K Y F 浮选机 气液两相流分析与探讨[ J ] ．有色金属 选矿部分 ， 2 0 1 3 4 5 9 6 3 ． [ 3 ] 沈政昌，卢世杰，史帅星，等．基于P I V 的K Y F 浮选机单 相流场测试与分析[ J ] ．有色金属 选矿部分 ，2 0 1 3 1 5 9 6 4 ． [ 4 ] M o n t 锄t eG ．，H o m lD ．，P a d i a n l iA ．G a sl i q u i df l o w a n d b u b b l es i z ed i s t r i b u t i o ni ns t i Ⅱe dt a n k s [ J ] ．C h e m i c a l E n 西n e e T i n gS c i e n c e ，2 0 0 8 ，6 3 2 1 0 7 2 1 1 8 ． [ 5 ] 李良超．气液反应器局部分散特性的实验与数值模拟 [ D ] ．杭州浙江大学，2 0 1 0 ． 、 ／孓 ／孓 ／玉 岔 ／斗 ／；、 ／孓 ／} ／孓 ／佘 ／佘 ／仝 ／佘 ／佘 ／夺 ／佘 石、 ／乱 ／又 ／＼ ／乱 ‘、 ／文 ／孔 ‘、 ／孔 ／乱 ／孔 ／乱 ／＼ ／ ＼ ／孔 ／乱 ／≯ 上接第3 8 页 H Y 为1 5 加、p H6 左右时，可以得到氯化钾的品位 为3 2 ．9 7 ％、精矿的产率为2 3 ％、回收率为8 4 ．2 3 ％ 的选别效果。 3 采用淀粉与H Y 的组合抑制剂，有利于粗 粒钾盐的回收。 参考文献 [ 1 ] 庾莉萍．积极解决我国钾资源短缺的问题[ J ] ．磷肥与复 肥，2 0 0 7 ，2 2 6 7 一1 1 ． [ 2 ] P i e Ⅱ℃B ．，B n l c eV ．，C o l i nF ．，e t c ．w h i c h2 lc l a y I l l i n e r a l sa r ei n v o l v e di nt h es o i l p o t a s s i u m r e s e r v o i r I n s i g h t sf r o mp o t a s s i u ma d d i t i o no rr e m o V a le x p e r i m e n t s o nt l l r e et e m p e m t eg r a s s l a n ds o i lc l a ya s s e m b l a g e slJj ． G e o d e m a ，2 0 0 8 ，1 4 6 2 1 6 2 2 3 ． [ 3 ] 王春宁，余俊清，陈良，等．钾盐资源全球分布和我国 找钾实践及方法探究[ J ] ．盐湖研究，2 0 0 7 ，1 5 3 5 6 7 2 ． [ 4 ] 张继文．浅谈察尔汗盐湖资源综合开发利用[ J ] ．青海科 技，2 0 0 9 ，4 1 2 3 1 2 5 ． [ 5 ] 保英莲．反浮选法生产过程中氯化钠对钾收率的影响 [ J ] ．无机盐工业．2 0 1 0 ，4 2 1 0 4 4 瑙． [ 6 ] 马鸿文，苏双青，刘浩，等．中国钾资源与钾盐工业可持 续发展[ J ] ．地学前缘，2 0 1 0 ，1 7 1 2 9 4 3 0 6 ． ， 岔 岔 命 岔 岔 金 岔 岔 舍 岔 岔 命 岔 命岔 岔 岔 岔 命 岔 岔 仓 岔 仓 岔 仓 仓 仓 仓 仓 命 命 命 兮 上接第4 0 页 称方向上，而是偏离的一定的角度。 4 结论 传统的破碎机平衡方法都是把配重配置在与偏 心轴偏心部分对称的方向上，即与偏心部分成1 8 0 0 夹角的位置，本文通过M a t l a b 的优化计算功能， 对P W A l 0 0 1 2 0 外动颚式破碎机的配重的大小和配 置位置进行了优化计算，得出的结果是， P W A l 0 0 1 2 0 外动颚式破碎机达到最佳平衡状态， 即振动力最小的状态，需要在皮带轮和飞轮上添加 3 4 1 ．9 妇的配重，并且配重的位置与偏心轴偏心部 分夹角为1 7 1 ．7 9 0 。 参考文献 [ 1 ] 廖汉元，孔建益，钮国辉．颚式破碎机[ M ] ．北京机械 工业出版社，1 9 9 8 ． [ 2 ] 饶绮麟，于静远．外动颚匀摆颚式破碎机偏心四杆机构 的最优动力平衡[ J ] ．金属矿山，2 0 0 5 8 2 7 2 2 7 6 ． [ 3 ] 郎宝贤，郎世平．破碎机[ M ] ．北京冶金工业出版社， 2 0 8 ． [ 4 ] 罗红萍．颚式破碎机机构平衡重优化研究[ J ] ．广西工学 院学报，2 0 0 7 ，1 8 2 7 4 0 6 ． [ 5 ] 马昌凤．最优化方法及其M a d a b 程序设计[ M ] ．北京科 学出版社，2 叭0 ． [ 6 ] 张国旺．复摆颚式破碎机主要结构参数的优化设计[ J ] ． 有色金属 选矿部分 ，1 9 9 l 3 3 7 3 9 ，3 1 ． [ 7 ] 郭年琴，聂周荣．复摆颚式破碎机主要结构参数双向设 计[ J ] ．有色金属 选矿部分 ，2 0 0 5 2 2 4 2 7 ． 万方数据
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