摘 要

圆锥式破碎机由于其质量轻、结构简单、产品粒度均匀，广泛应用于建材、冶金、矿业等工业领域，因此对物料在破碎机中粉碎过程的研究对破碎机的结构优化和节能降耗具有较大的理论指导意义，本课题具有较重要的工程应用价值。

本文主要根据层压破碎机理和分层理论对圆锥破碎机破碎过程进行研究，分析影响破碎效果的几个关键因素，并建立了破碎机和破碎颗粒的数学模型。以PYB1200型圆锥破碎机为例，参照其实际工作参数与结构参数，利用离散元软件EDEM和三维设计软件Solid Works建立了破碎的物料颗粒黏结模型和圆锥破碎机层压破碎三维模型。对在不同圆锥破碎机旋摆转速下的破碎过程进行了模拟仿真试验；探究了5种转速对层压破碎效果的影响规律，并相应地作出了详细讨论与分析，为具体研究层压破碎机理和研制新型层压破碎设备提出了一种有效的数值模拟计算方法。

关键词：圆锥破碎机；破碎过程；EDEM；离散元；模拟仿真

Abstract

Because of its light weight, simple structure, uniform product size, cone crusher has been widely used in building materials, metallurgy, mining and other industrial fields, so there will be a great theoretical guidance significance to research on the structure of the crusher and energy saving, by studying the crushing process of the material in the crusher

In this paper, the crushing process of cone crusher is studied based on the mechanism of laminated crushing and the theory of stratification. Several key factors affecting the crushing effect are analyzed, and the mathematical model of crusher and crushed particles is established. Taking the PYB1200 cone crusher as an example, the fractured material particle bond model and the three - dimensional model of the crusher crushing are established by using the discrete element software EDEM and the SolidWorks design tool with reference to its actual working parameters and structural parameters. The simulation experiments of the crushing process under different conical crusher were carried out. The influence of five kinds of speed on the crushing effect was discussed and discussed in detail. In order to study the crushing mechanism and the development of a new type of laminated crushing equipment proposed an effective numerical simulation method.

Key Words：Cone crusher；Broken process；EDEM；Discrete element；Simulation

目 录

第1章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 圆锥破碎机概述 2

1.2.1 圆锥破碎机简介 2

1.2.2 圆锥破碎机国外发展情况 2

1.2.3 圆锥破碎机国内发展情况 3

1.3 课题主要研究内容及意义 4

1.3.1 主要研究内容 4

1.3.2 课题研究意义 4

1.4 研究方案路线 4

第2章 圆锥破碎机在破碎过程中的加工原理分析 6

2.1 圆锥破碎机的工作原理 6

2.2 圆锥破碎机结构性能参数 8

2.2.1 动锥转速 8

2.2.2 动锥摆动行程 9

2.2.3 破碎腔啮角 9

2.3圆锥破碎机破碎腔挤压破碎过程分析 9

2.4 圆锥破碎机破碎过程影响因素分析 11

2.4.1 物料特性 11

2.4.2 圆锥破碎机参数 11

第3章 破碎过程物料的离散元分析 13

3.1 离散元方法 13

3.1.1 离散元法的介绍 13

3.1.2 EDEM软件的介绍 14

3.1.3 离散元方法在软件中的应用 15

3.2 离散元的运算方法 15

3.3 圆锥破碎机层压原理 17

第4章 物料粉碎过程的模拟仿真 19

4.1 确定关键仿真参数 19

4.1.1确定入料颗粒的几何尺寸 19

4.1.2确定出料颗粒的几何尺寸 20

4.1.3 确定所需大颗粒的尺寸 20

4.1.4 确定所要模拟仿真的时长 21

4.1.5 确定所需入料颗粒的数目 21

4.2 获取小颗粒坐标数据 21

4.3 仿真步骤 24

第5章 仿真结果分析 30

5.1 破碎状态分析 30

5.2 动锥转速对破碎效果影响 31

5.3 动锥转速对破碎系统影响 31

第6章 总结与展望 39

6.1 总结 39

6.2 展望 39

参考文献 40

致谢 41

第1章 绪论

1.1 引言

100多年前，诞生了世界上第一台破碎设备。这段时间内，破碎机作为工业生产中难以或缺的一种加工器械，破碎机一直被人们大量的生产和使用，其核心技术也随着人类科技的发展而提升。随着人们生活环境的要求以及工业的需求不断上升，矿石原料的消耗量逐年上升，这就直接导致了人们对于矿区的开采投入更大的力度，结果就是全球总体矿石品位正在日趋贫瘠。根据我国目前的工业生产状况，铁矿石平均品位31%、锰矿石品位22%^[1]。原料矿石在开采出来后还需要多重加工，如破磨选矿才能达到基本的工业生产要求。因此，为了矿石资源的可持续发展，当今的矿石破碎设备的发展已经将目光转向“多碎少磨”这一主题，在未来，节能、降耗将成为破碎机新的发展趋势。要得到节能、降耗这一效果，其中一项重要因素是对物料产品粒度的控制，使其尽可能细化。圆锥破碎机能够在保证较高生产效率的同时也可以得到较细的物料产品粒度（给料口矿石粒度350mm，排料口物料粒度10mm），符合现代生产的要求。

近年来随着我国工业发展的逐步提升，许多工业部门如矿山、冶金、煤矿、水利水电、建筑行业每年所需破碎工艺处理而出岩（矿）石物料呈现急速增长的趋势，所以物料破碎作业日益显现出其重要性。