李景慧

摘 要 惯性圆锥破碎机的表现出的优异性能，使其在有色金属领域中受到了人们的关注并被广泛的应用。惯性圆锥破碎机自投入起来，其良好的应用效果使其成为金属矿破碎加工中的重要设备，使生产产量得以明显的提高。惯性圆锥破碎机的振动从本质上来说是二自由度非线性振动。文章从惯性圆锥破碎机的基本结构和工作原理出发，通过对其振动特性的分析，建立其动力学模型，分析惯性圆锥破碎机的振动影响因素，旨在提高生产效率，以获得更好的经济效益。

关键词 惯性圆锥破碎机；非线性振动；动力学模型

中图分类号：TF351 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）06-0035-01

惯性圆锥破碎机在金属领域应用以来，表现出优异的性能，能够满足多种金属矿石的工艺需要，这充分说明其具有优质的结构特点和动力性能，这也使其在金属领域受到了广泛关注，并得以大范围的推广使用。如今，惯性圆锥破碎机已经成为有色金属领域中最主要的机械设备，为金属矿的破碎加工发挥了重要的作用。惯性圆锥破碎机改变了传统的三段破碎工艺，全新的两段破碎工艺取得了良好的破碎效果，使磨机的产量得到了显著的提高，获得了更高的经济效益。

1 惯性圆锥破碎机的结构和原理

惯性圆锥破碎机有两个破碎锥，分别为动锥和定锥，位于内外两侧，椎体有衬板嵌置，两个衬板间为破碎腔。在内侧的动锥轴上装置不平衡激振器。不平衡激振器旋转时产生的惯性力带动动锥绕球心无间隙的旋摆滚动。

图1 惯性圆锥破碎机结构图

惯性圆锥破碎机在运行过程中，破碎腔内的物料受到的阻力是不均衡的，则动锥的振幅是有变化的，如果机器中有特别坚硬物体不能被破碎，不能破碎的物料成为不平衡体，随着不平衡体的转动，使得位于破碎机内部动锥的振动被迫暂停，但是惯性圆锥破碎机的传动系统因为受到保护而不被损坏。惯性圆锥破碎机破碎力不受物料的影响，其破碎力是转动的不平衡体加上动锥转动的离心力组成的，因此破碎力是固定的。惯性圆锥破碎力的动力系统包含10个自由度，在通常情况下，破碎机的运动可使用微分方程系统来进行描述。在惯性圆锥破碎机中，当破碎腔中的物料充满率发生改变时，其所具有的破碎力是固定不变，破碎力是能够依靠对不平衡体的静力矩的调节来进行调整的，调整幅度可根据物料的特点进行选择，以保持固定的不变。在破碎过程中，可以说破碎锥的每一次的摆动都同时带来百次以上的振动，这是因为其不均匀的滚动导致的，其附加脉冲力使破碎力度加大，从而达到更好的破碎效果。

2 惯性圆锥破碎机的振动分析

惯性圆锥破碎机的组成主要分为动力、传动、工作三个部分，在其工作的过程中，产生复杂的振动，不仅两个笛卡尔坐标轴产生微幅的高频率的振动，同时还有平面内的圆振动存在，而水平面内的圆振动则是惯性圆锥破碎机的主要振动形式，因此，惯性圆锥破碎机的振动实际上是二自由度非线性振动。

2.1 滞回力分析

惯性圆锥破碎机的每一次运动循环其所带有的滞回力都是呈现出对称的关系，这和其本身的结构的特性有直接关系。它的函数性质为奇函数，其对称点为原点，特性为分段线性。如果物料在破碎腔中过于松散，并且超过了动锥的间隙，这时候动锥对物料产生正向加载的作用力，物料应力的逐渐增加产生弹性变形。在动锥的位移达到最高点的时候，破碎系统表现为正向卸载，随着离物料距离的越来越远，滞回力逐渐减小直至消失。因为破碎机的工作过程是呈对称性的循环工作，所以当其在进行反向的加载以及反向的卸载时，破碎系统的运行情况类似似于正向加载和卸载。

2.2 动力学模型的建立

惯性圆锥破碎机以圆振动为主振动方式，其运动的模式也是由两个运动部分组成，一是相对运动，二是牵连运动，具体运动表现参见图2所示。

图2 物料参振系统动力学模型

运动中的相对运动指的是位于内侧的动锥相对于位于外侧的定锥的运动，牵连运动指的是在上设定支承球面的中心位置，由破碎机机体的运动带动下使其运动，所以牵连运动也可以说是在x轴方向上的运动。假设以质体的绝对位移和质体的绝对位移作为广义坐标，那么可建立破碎机体系统的动力学微分方程：

（1）

方程式（1）中，和分别代表的是动锥的总质量和机体整体的质量；和分别代表动锥的粘滞阻尼和机体的粘滞阻尼；代表弹簧刚度；表示偏心块在运动过程中因为回转惯性力；表示回转角速度；表示滞回力。对此方程式根据已知数据和参数代入计算惯性圆锥破碎机振动频率。

3 结论

惯性圆锥破碎机得滞回力是对称的，其对称点为原点，以动锥的速度和位移作为已知条件进行滞回力方程式的建立。通过对动力学模型的分析和对动力学方程式的求解计算结果可知惯性圆锥破碎机的机体振动频率受多方面的影响，其中不仅包括机体本身的质量、不平衡激振器的运动频率、弹簧的刚度等因素的影响，还包括物料参数对其的影响。这些因素不仅影响着破碎机得振动频率，也影响着破碎机振动的幅度，从而影响着破碎机的工作效率。在实际的生产运行中，使用惯性圆锥破碎机时可根据要破碎的物料特点选择刚度合适的弹簧，并设定合适的激振频率，这对于提高生产质量和生产效率具有促进作用。

参考文献

[1]陈帮.惯性圆锥破碎机运动学和振动分析.2012.

[2]闻邦椿，李以农.非线性振动理论中的解析方法及工程应用[M].沈阳：东北大学出版社，2011.endprint

摘 要 惯性圆锥破碎机的表现出的优异性能，使其在有色金属领域中受到了人们的关注并被广泛的应用。惯性圆锥破碎机自投入起来，其良好的应用效果使其成为金属矿破碎加工中的重要设备，使生产产量得以明显的提高。惯性圆锥破碎机的振动从本质上来说是二自由度非线性振动。文章从惯性圆锥破碎机的基本结构和工作原理出发，通过对其振动特性的分析，建立其动力学模型，分析惯性圆锥破碎机的振动影响因素，旨在提高生产效率，以获得更好的经济效益。

关键词 惯性圆锥破碎机；非线性振动；动力学模型

中图分类号：TF351 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）06-0035-01

惯性圆锥破碎机在金属领域应用以来，表现出优异的性能，能够满足多种金属矿石的工艺需要，这充分说明其具有优质的结构特点和动力性能，这也使其在金属领域受到了广泛关注，并得以大范围的推广使用。如今，惯性圆锥破碎机已经成为有色金属领域中最主要的机械设备，为金属矿的破碎加工发挥了重要的作用。惯性圆锥破碎机改变了传统的三段破碎工艺，全新的两段破碎工艺取得了良好的破碎效果，使磨机的产量得到了显著的提高，获得了更高的经济效益。

1 惯性圆锥破碎机的结构和原理

惯性圆锥破碎机有两个破碎锥，分别为动锥和定锥，位于内外两侧，椎体有衬板嵌置，两个衬板间为破碎腔。在内侧的动锥轴上装置不平衡激振器。不平衡激振器旋转时产生的惯性力带动动锥绕球心无间隙的旋摆滚动。

图1 惯性圆锥破碎机结构图

惯性圆锥破碎机在运行过程中，破碎腔内的物料受到的阻力是不均衡的，则动锥的振幅是有变化的，如果机器中有特别坚硬物体不能被破碎，不能破碎的物料成为不平衡体，随着不平衡体的转动，使得位于破碎机内部动锥的振动被迫暂停，但是惯性圆锥破碎机的传动系统因为受到保护而不被损坏。惯性圆锥破碎机破碎力不受物料的影响，其破碎力是转动的不平衡体加上动锥转动的离心力组成的，因此破碎力是固定的。惯性圆锥破碎力的动力系统包含10个自由度，在通常情况下，破碎机的运动可使用微分方程系统来进行描述。在惯性圆锥破碎机中，当破碎腔中的物料充满率发生改变时，其所具有的破碎力是固定不变，破碎力是能够依靠对不平衡体的静力矩的调节来进行调整的，调整幅度可根据物料的特点进行选择，以保持固定的不变。在破碎过程中，可以说破碎锥的每一次的摆动都同时带来百次以上的振动，这是因为其不均匀的滚动导致的，其附加脉冲力使破碎力度加大，从而达到更好的破碎效果。

2 惯性圆锥破碎机的振动分析

惯性圆锥破碎机的组成主要分为动力、传动、工作三个部分，在其工作的过程中，产生复杂的振动，不仅两个笛卡尔坐标轴产生微幅的高频率的振动，同时还有平面内的圆振动存在，而水平面内的圆振动则是惯性圆锥破碎机的主要振动形式，因此，惯性圆锥破碎机的振动实际上是二自由度非线性振动。

2.1 滞回力分析

惯性圆锥破碎机的每一次运动循环其所带有的滞回力都是呈现出对称的关系，这和其本身的结构的特性有直接关系。它的函数性质为奇函数，其对称点为原点，特性为分段线性。如果物料在破碎腔中过于松散，并且超过了动锥的间隙，这时候动锥对物料产生正向加载的作用力，物料应力的逐渐增加产生弹性变形。在动锥的位移达到最高点的时候，破碎系统表现为正向卸载，随着离物料距离的越来越远，滞回力逐渐减小直至消失。因为破碎机的工作过程是呈对称性的循环工作，所以当其在进行反向的加载以及反向的卸载时，破碎系统的运行情况类似似于正向加载和卸载。

2.2 动力学模型的建立

惯性圆锥破碎机以圆振动为主振动方式，其运动的模式也是由两个运动部分组成，一是相对运动，二是牵连运动，具体运动表现参见图2所示。

图2 物料参振系统动力学模型

运动中的相对运动指的是位于内侧的动锥相对于位于外侧的定锥的运动，牵连运动指的是在上设定支承球面的中心位置，由破碎机机体的运动带动下使其运动，所以牵连运动也可以说是在x轴方向上的运动。假设以质体的绝对位移和质体的绝对位移作为广义坐标，那么可建立破碎机体系统的动力学微分方程：

（1）

方程式（1）中，和分别代表的是动锥的总质量和机体整体的质量；和分别代表动锥的粘滞阻尼和机体的粘滞阻尼；代表弹簧刚度；表示偏心块在运动过程中因为回转惯性力；表示回转角速度；表示滞回力。对此方程式根据已知数据和参数代入计算惯性圆锥破碎机振动频率。

3 结论

惯性圆锥破碎机得滞回力是对称的，其对称点为原点，以动锥的速度和位移作为已知条件进行滞回力方程式的建立。通过对动力学模型的分析和对动力学方程式的求解计算结果可知惯性圆锥破碎机的机体振动频率受多方面的影响，其中不仅包括机体本身的质量、不平衡激振器的运动频率、弹簧的刚度等因素的影响，还包括物料参数对其的影响。这些因素不仅影响着破碎机得振动频率，也影响着破碎机振动的幅度，从而影响着破碎机的工作效率。在实际的生产运行中，使用惯性圆锥破碎机时可根据要破碎的物料特点选择刚度合适的弹簧，并设定合适的激振频率，这对于提高生产质量和生产效率具有促进作用。

参考文献

[1]陈帮.惯性圆锥破碎机运动学和振动分析.2012.

[2]闻邦椿，李以农.非线性振动理论中的解析方法及工程应用[M].沈阳：东北大学出版社，2011.endprint

摘 要 惯性圆锥破碎机的表现出的优异性能，使其在有色金属领域中受到了人们的关注并被广泛的应用。惯性圆锥破碎机自投入起来，其良好的应用效果使其成为金属矿破碎加工中的重要设备，使生产产量得以明显的提高。惯性圆锥破碎机的振动从本质上来说是二自由度非线性振动。文章从惯性圆锥破碎机的基本结构和工作原理出发，通过对其振动特性的分析，建立其动力学模型，分析惯性圆锥破碎机的振动影响因素，旨在提高生产效率，以获得更好的经济效益。

关键词 惯性圆锥破碎机；非线性振动；动力学模型

中图分类号：TF351 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）06-0035-01

惯性圆锥破碎机在金属领域应用以来，表现出优异的性能，能够满足多种金属矿石的工艺需要，这充分说明其具有优质的结构特点和动力性能，这也使其在金属领域受到了广泛关注，并得以大范围的推广使用。如今，惯性圆锥破碎机已经成为有色金属领域中最主要的机械设备，为金属矿的破碎加工发挥了重要的作用。惯性圆锥破碎机改变了传统的三段破碎工艺，全新的两段破碎工艺取得了良好的破碎效果，使磨机的产量得到了显著的提高，获得了更高的经济效益。

1 惯性圆锥破碎机的结构和原理

惯性圆锥破碎机有两个破碎锥，分别为动锥和定锥，位于内外两侧，椎体有衬板嵌置，两个衬板间为破碎腔。在内侧的动锥轴上装置不平衡激振器。不平衡激振器旋转时产生的惯性力带动动锥绕球心无间隙的旋摆滚动。

图1 惯性圆锥破碎机结构图

惯性圆锥破碎机在运行过程中，破碎腔内的物料受到的阻力是不均衡的，则动锥的振幅是有变化的，如果机器中有特别坚硬物体不能被破碎，不能破碎的物料成为不平衡体，随着不平衡体的转动，使得位于破碎机内部动锥的振动被迫暂停，但是惯性圆锥破碎机的传动系统因为受到保护而不被损坏。惯性圆锥破碎机破碎力不受物料的影响，其破碎力是转动的不平衡体加上动锥转动的离心力组成的，因此破碎力是固定的。惯性圆锥破碎力的动力系统包含10个自由度，在通常情况下，破碎机的运动可使用微分方程系统来进行描述。在惯性圆锥破碎机中，当破碎腔中的物料充满率发生改变时，其所具有的破碎力是固定不变，破碎力是能够依靠对不平衡体的静力矩的调节来进行调整的，调整幅度可根据物料的特点进行选择，以保持固定的不变。在破碎过程中，可以说破碎锥的每一次的摆动都同时带来百次以上的振动，这是因为其不均匀的滚动导致的，其附加脉冲力使破碎力度加大，从而达到更好的破碎效果。

2 惯性圆锥破碎机的振动分析

惯性圆锥破碎机的组成主要分为动力、传动、工作三个部分，在其工作的过程中，产生复杂的振动，不仅两个笛卡尔坐标轴产生微幅的高频率的振动，同时还有平面内的圆振动存在，而水平面内的圆振动则是惯性圆锥破碎机的主要振动形式，因此，惯性圆锥破碎机的振动实际上是二自由度非线性振动。

2.1 滞回力分析

惯性圆锥破碎机的每一次运动循环其所带有的滞回力都是呈现出对称的关系，这和其本身的结构的特性有直接关系。它的函数性质为奇函数，其对称点为原点，特性为分段线性。如果物料在破碎腔中过于松散，并且超过了动锥的间隙，这时候动锥对物料产生正向加载的作用力，物料应力的逐渐增加产生弹性变形。在动锥的位移达到最高点的时候，破碎系统表现为正向卸载，随着离物料距离的越来越远，滞回力逐渐减小直至消失。因为破碎机的工作过程是呈对称性的循环工作，所以当其在进行反向的加载以及反向的卸载时，破碎系统的运行情况类似似于正向加载和卸载。

2.2 动力学模型的建立

惯性圆锥破碎机以圆振动为主振动方式，其运动的模式也是由两个运动部分组成，一是相对运动，二是牵连运动，具体运动表现参见图2所示。

图2 物料参振系统动力学模型

运动中的相对运动指的是位于内侧的动锥相对于位于外侧的定锥的运动，牵连运动指的是在上设定支承球面的中心位置，由破碎机机体的运动带动下使其运动，所以牵连运动也可以说是在x轴方向上的运动。假设以质体的绝对位移和质体的绝对位移作为广义坐标，那么可建立破碎机体系统的动力学微分方程：

（1）

方程式（1）中，和分别代表的是动锥的总质量和机体整体的质量；和分别代表动锥的粘滞阻尼和机体的粘滞阻尼；代表弹簧刚度；表示偏心块在运动过程中因为回转惯性力；表示回转角速度；表示滞回力。对此方程式根据已知数据和参数代入计算惯性圆锥破碎机振动频率。

3 结论

惯性圆锥破碎机得滞回力是对称的，其对称点为原点，以动锥的速度和位移作为已知条件进行滞回力方程式的建立。通过对动力学模型的分析和对动力学方程式的求解计算结果可知惯性圆锥破碎机的机体振动频率受多方面的影响，其中不仅包括机体本身的质量、不平衡激振器的运动频率、弹簧的刚度等因素的影响，还包括物料参数对其的影响。这些因素不仅影响着破碎机得振动频率，也影响着破碎机振动的幅度，从而影响着破碎机的工作效率。在实际的生产运行中，使用惯性圆锥破碎机时可根据要破碎的物料特点选择刚度合适的弹簧，并设定合适的激振频率，这对于提高生产质量和生产效率具有促进作用。

参考文献

[1]陈帮.惯性圆锥破碎机运动学和振动分析.2012.

[2]闻邦椿，李以农.非线性振动理论中的解析方法及工程应用[M].沈阳：东北大学出版社，2011.endprint