在冶金、礦山、建筑、電力和筑路等工業(yè)部門，每年有大量的原料需要進(jìn)行破碎處理。傳統(tǒng)的破碎設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)高、能耗高，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)復(fù)雜，產(chǎn)品粒度特性不理想。在有關(guān)單位的支持下，我們研制成功了結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)單、產(chǎn)品質(zhì)量高的一種新型振動(dòng)
破碎機(jī)。
在這種新型破碎機(jī)中，利用振動(dòng)來提高破碎效率和能力。被破碎物料既有能量積累又有能量耗散，在內(nèi)破碎錐和外破碎錐之間起到傳遞能量的作用，因此有必要把被破碎物料層視為振動(dòng)破碎機(jī)系統(tǒng)的一個(gè)組成部分。然而，以往對(duì)這類系統(tǒng)進(jìn)行分析時(shí)，都沒有考慮物料的影響。為分析振動(dòng)破碎機(jī)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性，必須考慮物料的作用。通過分析物料的破碎過程，可以將物料近似為有間隙的滯回模型。本文以物料的這種有間隙滯回模型為基礎(chǔ)，建立了新型破碎機(jī)振動(dòng)系統(tǒng)的力學(xué)模型和考慮物料層有間隙滯回力的非線性運(yùn)動(dòng)方程，在求得解析解的基礎(chǔ)上，對(duì)其非線性動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行了分析。
在激勵(lì)力的作用下，新型振動(dòng)破碎機(jī)的內(nèi)破碎錐繞機(jī)器中心線作圓運(yùn)動(dòng)，內(nèi)破碎錐時(shí)而靠近外破碎錐，時(shí)而離開外破碎錐，實(shí)現(xiàn)對(duì)物料的有效破碎。在破碎物料的過程中，存在許多非線性因素，其中最主要的是物料層的非線性特性。合理描述物料層的非線性恢復(fù)力，對(duì)整個(gè)振動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析是至關(guān)重要的。
被破碎物料為散狀礦石，在破碎腔內(nèi)形成具有一定松散度的物料層。在運(yùn)動(dòng)的初始階段，外激勵(lì)促使內(nèi)破碎錐朝著外破碎錐內(nèi)表面方向運(yùn)動(dòng)，首先迫使物料層塊體相互充填空隙，這一階段可以視為間隙。充填到一定程度，即越過間隙后，內(nèi)錐才對(duì)礦石產(chǎn)生作用，開始對(duì)物料層的正向加載。這時(shí)，料層的應(yīng)變積累不斷增加，很多實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證實(shí)，隨著加載過程的不斷進(jìn)行，礦石料層會(huì)產(chǎn)生彈塑性變形，并導(dǎo)致礦石脆性斷裂。這時(shí)，整個(gè)料層具有與歷史路徑有關(guān)的滯回特性，即物料的恢復(fù)力與內(nèi)破碎錐相對(duì)于外破碎錐的位移之間不是單值關(guān)系，而是與加載歷史有關(guān)的滯回關(guān)系。考慮物料層為彈塑性材料及其強(qiáng)化性質(zhì)，可以用雙線性模型近似代替實(shí)際的滯回環(huán)，卸載過程中，可認(rèn)為卸載剛度與加載剛度相等，料層進(jìn)入塑性變形后再卸載，滯回力最終將減至零。
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