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、造價高、能耗高，運(yùn)動狀態(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)簡單、成本低、運(yùn)動簡單、產(chǎn)品質(zhì)量高的一種新型振動破碎機(jī)。
    在這種新型破碎機(jī)中，利用振動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破碎機(jī)系統(tǒng)的一個組成部分。然而，以往對這類系統(tǒng)進(jìn)行分析時，都沒有考慮物料的影響。為分析振動破碎機(jī)系統(tǒng)的動力學(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)動方程，在求得解析解的基礎(chǔ)上，對其非線性動力學(xué)特性進(jìn)行了分析。
    在激勵力的作用下，新型振動破碎機(jī)的內(nèi)破碎錐繞機(jī)器中心線作圓運(yùn)動，內(nèi)破碎錐時而靠近外破碎錐，時而離開外破碎錐，實現(xiàn)對物料的有效破碎。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，對整個振動系統(tǒng)進(jìn)行動力學(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)動的初始階段，外激勵促使內(nèi)破碎錐朝著外破碎錐內(nèi)表面方向運(yùn)動，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)錐才對礦石產(chǎn)生作用，開始對物料層的正向加載。這時，料層的應(yīng)變積累不斷增加，很多實驗已經(jīng)證實，隨著加載過程的不斷進(jìn)行，礦石料層會產(chǎn)生彈塑性變形，并導(dǎo)致礦石脆性斷裂。這時，整個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�？紤]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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