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立轴式破碎机应用广泛，兼具制砂与整形两大功能，大量应用在人工砂石、耐火耐磨材料、陶瓷建材等行业。随着国家禁止对天然河砂的开采，机制砂的需求量日益增大，立轴式破碎机必将会有更加广阔的市场。

立轴式破碎机作为机制砂最常用的设备，其工作原理是利用高速旋转的叶轮将物料加速并抛射出去，利用物料之间(或物料与反击板)相互碰撞实现破碎。立轴式破碎机不像其他的破碎设备那样可以直观地看到矿石在破碎腔内的运动状态，其原因是：立轴式破碎机叶轮速度高，通常线速度为 60～80 m/s，矿石在叶轮内停留的时间非常短；叶轮位于密闭的破碎腔内，其中充斥着密集的颗粒与大量的灰尘，环境非常恶劣。技术人员也只能通过观察易损件的磨损来推测矿石在叶轮内的运动状态。笔者通过建立叶轮模型，利用 EDEM 软件进行仿真，观察分析矿石颗粒在叶轮内的运动状态，查看仿真过程中的数据，用于叶轮的设计优化。

1 立轴式破碎机仿真

立轴式破碎机叶轮结构如图 1 所示。为了方便分析，笔者将叶轮模型简化，叶轮直径为 1 100 mm，内高为 300 mm，3 个出料口，另存为 .xt 格式，作为几何体导入 EDEM 软件，如图 2 所示。

图1 立轴式破碎机叶轮结构Fig.1 Structure of impeller of vertical-shaft crusher

图2 叶轮模型Fig.2 Impeller model

参数设置：散体材料中设置了 3 种颗粒，粒径分别为 10、15、20 mm，密度为 2 500 kg/m3，其余参数设为软件默认[1]。叶轮材料为合金钢，根据机械设计手册分别设置泊松比为 0.3，密度为 7 800 kg/m3，弹性模量为 7.94×1010Pa。……