基于edem的反击式破碎机反击板参数优化

水平取值
影响因子
-1
0
1
（毅）
43
45
47
酌（毅）
15
17
19
来源
模型 琢 茁 酌 琢茁 琢酌 茁酌
表 7 2FI 模型的方差分析
平方和
自由度
均方
1.670伊107
6
2.783伊106
8.997伊106
关键词院反击式破碎机曰反击板曰EDEM曰优化设计
0 引言 反击式破碎机相比于主要以机械挤压力破碎的辊式 破碎机、颚式破碎机、圆锥破碎机等具有产品颗粒好、破碎 比 大 、立 方 体 形 态 的 比 例 高 、出 料 细 而 均 匀 、维 护 保 养 方 便、能耗较低等优点，在破碎加工中具有非常重要的地位。 反击式破碎机反击板是反击式破碎机的关键结构之一，反 击板参数影响到破碎产品质量和工作效率等性能。 近年来，对反击式破碎机反击板进行优化设计得到了 越来越多的重视。石秀东等[1]应用 LS-DYNA 对反击式破 碎机的工作过程进行仿真，计算物料在破碎过程中的运动 轨迹，分析物料在不同的抛射角、碰撞部位和颗粒大小的 轨迹曲线，以确定反击板的截面形状曲线。王荣红等[2]以理 论力学为基础，建立了反击锤式破碎机中物料运动的轨迹 方程，通过对物料运动轨迹的分析，确定影响反击板形状 的主要因素，并对折线形反击板进行了优化设计。 由于反击式破碎机的破碎腔中物料运动形式复杂，破 碎方式（板锤打击破碎、物料相互碰撞破碎、物料碰撞反击 板破碎）较多，如何快速优化反击式破碎机反击板参数，以 有效提高其破碎性能依然是一个研究难题。本文以湖北枝 江峡江矿山机械公司研制的 PF1825 型反击式破碎机为研 究对象，用离散元分析工具 EDEM 对破碎过程进行仿真， 结合响应面分析法分析反击板各参数对反击式破碎机破 碎效率的影响，并根据响应面模型获得了优化参数，减少 了试验次数，提高了优化效率，为改善反击式破碎机破碎 效率提供了参考。 1 仿真模型创建及参数设定 以峡江矿机公司研制的 PF1825 型反击式破碎机为 原型，使用 Solidworks 建立简化的反击式破碎的几何模 型，如图 1 所示。 将该几何模型导入到 EDEM 中，以便进行仿真试验， 其中，转子材料设定为合金钢，反击板及机体为普通碳钢， 要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要
以 琢、茁 和 酌 为影响因子，N 为响应值，根据响应曲面 法试验设计原理，以 PF1825 型破碎机原始设计方案（琢= 18毅，茁=45毅，酌=17毅）为中心点，采用 Box 设计理论设计 3 因 素 3 水平的分析试验，共 13 组，试验影响因子和水平取值 如表 4 所示。
表 4 试验影响因子及取值水平
Internal Combustion Engine & Parts
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基于 EDEM 的反击式破碎机反击板参数优化
汤双清淤曰朱运玉淤曰王定坤淤曰陈波文于
（淤三峡大学机械与动力学院，宜昌 443002；于湖北枝江峡江矿山机械有限责任公司，宜昌 443002）
摘要院为提高反击式破碎机的破碎效率袁建立以 PF1825 型破碎机为原型的几何模型袁以第一级反击板倾角尧第二级反击板倾角 和第三级反击板倾角等 3 个因素作为优化变量袁根据 Box 试验设计理论对其进行分组试验袁结合 EDEM 软件对物料破碎过程中的断 裂键数进行数值模拟袁最后建立反映优化变量与断裂键数响应关系的响应面模型袁并获得反击板的优化参数遥 结果表明袁反击式破碎 机破碎效率受第一级反击板倾角影响最显著袁第二级反击板倾角次之袁第三级反击板倾角影响最小袁另外袁PF1825 型破碎机反击板的 优化参数为第一级反击板倾角 10毅尧第二级反击板倾角 35毅尧第三级反击板倾角 30毅遥
0.28
铜矿石
7.98e+10
0.29
7300 7800 5000
在破碎过程中，物料与物料、物料与转子、物料与反击板
或机体发生碰撞，设定各个材料的接触参数如表 2 所示[3]。
表 2 材料接触物理参数
接触材料 铜矿石与碳钢 铜矿石与合金钢 铜矿石与铜矿石
弹性恢复系数 0.13 0.1 0.12
静摩擦因数 0.53 0.3 0.5
参考文献院 [1]Q/QGGF.J.SS.110.004—2015，东风 5 型内燃机车检修规程 （12000h）[S]. [2]东风 4B 型内燃机车[M].中国铁道出版社. [3]东风 5 型内燃机车[M].铁道部四方机车车辆工厂.
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内燃机与配件
击式破碎机破碎性能的影响较大，故本文针对第一级反击 板与水平面夹角 琢、第二级反击板与水平面夹角 茁 和三级 反击板与竖直面夹角 酌 等三个影响因素，以单位时间内断 裂的颗粒粘结键个数 N 为考核指标，分析反击板参数对破 碎性能的影响。考虑到 PF1825 型反击式破碎机的几何结 构，在实际设计中，10毅臆琢臆20毅，35毅臆茁臆52毅，8毅臆酌臆30毅。
动摩擦因数 0.36 0.05 0.3
由于该型反击式破碎机最大进料粒度为 500mm，出 料粒度为 0~30mm，因此选用由 3451 个直径为 30mm 的 小球颗粒黏结而成的直径为 500mm 的球形物料作为破碎 原料。根据铜矿石的力学参数，按照一般经验公式可计算 得到黏结参数如表 3 所示[3]。
表 3 颗粒粘结参数
参数
参数
单位
法向刚度系数
5.0303e+09
N/m
切向刚度系数
3.01818e+09
N/m
临界法向应力
9.92e+07
Pa
临界剪切应力
2.28e+07
Pa
接触半径
18
mm
2 响应面模型创建 根据反击式破碎机的几何模型可以看出，反击板对反
4 主要技术创新点 根据以往维修来看，我们首次将两尺寸完全一样的前 后转向架进行互换来恢复缓解轮对受到的损伤。在作业 中，工作人员采用各种相关工艺，圆满地完成了机车转向 架的调换工作。
作者简介院汤双清（1962原），男，湖北孝感人，博士，教授，硕士生导 师，主要研究方向为机械设计及理论。
图 1 反击式破碎机几何模型
所需破碎物料定为铜矿石，其物理参数如表 1 所示[3]。
表 1 材料物理参数
材料
弹性模量/Pa
泊松比
密度（/ kg/m3）
合金钢
1.9e+11
0.26
碳钢
2.1e+11