破碎機廣泛應用于礦山、建材等領域，其主要功能是通過擠壓和彎曲作用等方式，將開采的原礦石破碎成小塊顆粒。

本文將基于模擬仿真技術，介紹對輥破、圓錐破、制砂機、反擊破、重錘破、球磨機的結構優化，為提高砂石產線作業產能、優化出料級配和粒型、降低生產能耗提供參考和借鑒。

對輥破碎機

對輥破碎機主要靠輥輪的摩擦和碾壓來破碎物料，提高輥輪速度，適當減小物料進給量，能夠提升破碎效率和產量，一些粗糙、尖銳的物料在被輥破碎時會嚴重損傷輥輪表面，同時長時間的破碎也會造成輥輪的磨損和變形。

通過模擬仿真，分析輥輪轉速、物料粒徑、物料硬度、給料量、輥輪結構等對產量、級配、粒型、能耗的綜合影響，并探究對輥破碎機中物料對設備的損傷，從而延長輥輪的使用壽命，提高作業安全性。

通過模擬仿真分析輥壓機設備能耗

對輥壓機的結構優化分析可以關注：

1. 輥輪的直徑和寬度：輥輪的直徑和寬度影響著輥破碎機的破碎能力。通常來說，輥輪直徑越大，破碎能力越強，但是同時也會增加設備的功耗和成本。輥輪寬度的增加可以增加輥輪的破碎面積，提高破碎效率，但也會增加設備的體積和成本。

2. 輥輪間的間隙大小：輥輪間的間隙大小直接影響著輥破碎機的破碎效率和粒度控制。通常來說，輥輪間的間隙越小，破碎效率越高，但同時也容易導致過度破碎和維護困難，還會加大對輥輪的卡死幾率和磨損。輥輪間的間隙越大，可以減少破碎能耗和維護成本，但是也可能導致破碎效率降低和粒度不穩定。

3. 輥輪表面凸起齒輪的形狀和大小：輥輪表面凸起齒輪的形狀和大小是影響破碎機破碎效率和能力的重要參數。凸起齒輪的形狀和大小會影響到破碎物料的進料和破碎效果，輥輪表面凸起齒輪的形狀和大小不合適可能導致過度破碎、能耗過高和設備壽命縮短，因此需要在設計中進行合理的選擇和優化。

4. 入/出料口的位置和大小：入/出料口的大小和位置直接影響著輥破碎機的生產能力和破碎效率。通常來說，入/出料口的大小應該與生產需求相適應，過小會導致生產能力降低，過大會增加設備成本。入/出料口的位置應該使得物料均勻分布在輥輪上，避免偏心破碎和過度磨損。

分析輥面磨損情況

圓錐破碎機

圓錐破碎機常用于礦山和建材的二級破碎，其主要作用是將原料通過摩擦和碰撞破碎成所需粒度的顆粒。由于破碎物料的粒徑、硬度不同，導致設備功率波動較大。通過模擬仿真，分析料層厚度、動錐擺速、擺動行程、嚙角大小等因素對設備產量、出料級配、設備能耗的綜合影響，對比不同結構下圓錐破的整體作業性能。

通過仿真分析圓錐破的出料級配

針對圓錐破碎機的結構優化通常會關注以下幾點：

1. 料層厚度：不同的料層厚度對碎石機的破碎效果和生產效率都會產生影響。過厚的料層可能會降低出料率，而過薄的料層則可能導致圓錐破碎機受到過度磨損，降低其壽命，同時料層過薄導致可破碎的物料變少相當于減小了破碎效率。

2. 動錐擺速：一般來說，動錐擺速越快，破碎效果就越好，但同時也會增加能耗和磨損。

3. 動錐擺動行程：動錐擺動行程是指圓錐破碎機中動錐從一個極點到另一個極點的距離。不同的動錐擺動行程會對破碎機的破碎效果和出料率產生不同的影響。隨著動錐擺動行程的增加，產量相應減小；小顆粒的質量占比相應增大，破碎效率提高。破碎功率和襯板磨損均隨著擺動行程的增大而增大。

4. 破碎腔嚙角：不同的嚙角角度會產生不同的破碎效果和能耗。一般來說，嚙角過大，礦石在破碎腔內容易打滑，使產量降低；嚙角過小，破碎腔過小，容納的礦石量相對減小，也會導致產量降低。因此，在實際應用中需要根據待破碎物料的特性進行調整。

分析破碎腔嚙角對產量和級配的綜合影響

制砂機

制砂機其主要作用是通過高速旋轉的轉子將原料進行破碎和塑形，從而生產出所需粒度的砂子。通過對制砂機模擬仿真，分析破碎腔結構、轉子結構、導料板角度、拋頭安裝角等因素對制砂產量、制砂效果、制砂能耗以及設備壽命的綜合影響，為優化制砂機結構提供依據，從而實現從源頭的增產、提質和降耗。

通過仿真分析制砂機產量和設備能耗

針對制砂機的結構優化分析通常會關注：

1. 破碎腔及轉子結構：破碎腔及轉子結構是制砂機中最關鍵的部分，其結構的不同會直接影響到破碎效果和生產效率。不同的破碎腔和轉子結構適用于不同的材料和破碎要求。物料在破碎腔由渦流現象形成料層，實現料打料，可以有效減小破碎腔壁磨損、提高破碎效率。

對比不同破碎腔及轉子結構的制砂效果

2. 導料板角度：導料板角度是指制砂機中導料板與轉子之間的夾角。通過調整導料板角度，可以改變材料在破碎腔內的運動軌跡，從而影響破碎效果。合適的導料板角度可以提高破碎效率和破碎質量，但不當的調整可能導致設備磨損和能耗增加。

3. 拋頭安裝角：拋頭安裝角是指制砂機中拋頭與轉子之間的夾角。不同的拋頭安裝角會對砂子的形狀和粒度產生不同的影響。一般來說，拋頭安裝角越小，砂子的粒度越細，但也會影響破碎效率和出料率。

• 反擊式破碎機

反擊式破碎機主要用于破碎中等硬度及以下的各種物料。基于模擬仿真分析給料量、轉子轉速、轉子結構、反擊板夾角等對產量和級配的綜合影響，并對不同結構的破碎效果進行對比分析。

分析給料量對反擊破產量和級配的綜合影響

針對反擊式破碎機的結構優化分析通常會關注：

1. 給料量：給料量較小時，破碎腔內部物料少，物料與板錘和反擊板能以最大速度撞擊，破碎效果較好；隨著給料量增大，物料間存在碰撞，導致碰撞能量損失，破碎效率下降；隨著給料量的繼續增大，物料與物料、物料與設備的碰撞反彈次數增多，破碎效率進一步提高；當給料量達到一定值時，有些物料只與物料碰撞或者與設備碰撞機會減小，導致其獲得的能量少，整體破碎效果有所下降。

2. 轉子轉速：不同的轉子轉速對破碎效果和生產效率都會產生影響。一般來說，轉子轉速越快，破碎效果越好，但同時也會增加能耗和磨損。

3.轉子結構：轉子結構是反擊式破碎機中最關鍵的部分，其主要組成成分為板錘、旋轉軸等，其結構的不同會直接影響到破碎效果和生產效率。不同的轉子結構會對顆粒的形狀和粒度產生不同的影響。

4. 反擊板夾角：反擊板夾角是指反擊式破碎機中反擊板與轉子之間的夾角。通常來講反擊板夾角越小，顆粒的粒度越細，但是這也會相對應增加反擊板數量從而增加成本。

通過仿真對比不同反擊板夾角的破碎效果

重錘式破碎機

重錘式破碎機的破碎效率取決于重錘的質量、重錘落下速度、重錘擊中物料的角度以及物料體積、形狀等因素。

基于模擬仿真分析錘頭結構、轉子轉速、物料種類等對破碎機產量、破碎效果以及能耗的綜合影響，提出優化措施如調整轉子轉速、優化錘頭結構、改進重錘懸掛方式、增加破碎室隔板數量等，以提高破碎效率和減少設備損傷。

通過模擬仿真分析提升重錘破產量

針對重錘式破碎機的結構優化分析通常會關注：

1. 轉子轉速：在重錘式破碎機分析中，轉子轉速合理性驗證分析是非常重要的。過高的轉速會產生過大的離心力，導致錘頭偏心，增加破碎難度，而過低的轉速則會導致效率低下，破碎質量不高。因此，需要通過仿真模擬來確定最佳轉速。在分析過程中，需要考慮轉子的結構、質量、材料等因素對轉速的影響，以及不同物料的破碎特性對轉速的影響，從而確定最佳轉速。

2. 錘頭結構：錘頭是重錘式破碎機中非常重要的組成部分，其形狀和質量對破碎效率和質量有著很大的影響。合理的錘頭形狀應該能夠提供足夠的沖擊力和破碎力，同時也要考慮到錘頭的耐磨性和使用壽命。在分析過程中，需要考慮錘頭的材料、尺寸、形狀等因素對破碎效果的影響，并通過仿真模擬驗證來確定最佳的錘頭形狀。

通過仿真分析重錘破錘頭磨損情況

球磨機

通常是在其他破碎機破碎后，在轉入球磨機中進行研磨。其主要作用是通過介質與磨料的摩擦和碰撞，將原料研磨成所需粒度的顆粒。

通過對球磨機運行狀態進行模擬仿真，考慮料球比、鋼球直徑、筒體轉速、襯板型式、篦板間距等對研磨效果、設備能耗、部件磨損、振動噪聲的綜合影響。

通過仿真分析磨機設備能耗

針對球磨機的結構優化分析通常會關注：

1.磨機轉速：一般來說，較高的轉速可以提高磨料的研磨效率，但同時也會增加能耗和磨損。

2. 研磨介質直徑：介質直徑越小，介質與物料的接觸面積就越大，互相碰撞的次數也會變多，研磨效率變高，但同時也會影響磨料的流動性。

3.料球比：不同的料球比對磨料的研磨效果和生產效率都會產生影響。較高的料球比可以提高研磨效率，但也會增加能耗和磨損。

4.襯板型式：優化襯板結構和襯板布局，能夠延長球磨機的使用壽命。

5. 篦板型式和間距：不同的篦板型式和間距對磨料的研磨效果和出料效率都會產生影響。

6. 筒體容積：不同的筒體容積對磨料的研磨效果和生產效率都會產生影響。一般來說，較大的筒體容積可以提高研磨效率，但同時也會增加能耗和磨損。

通過仿真分析停留在葉片上的物料質量

總結

在雙碳目標背景下，綠色低碳、節能降耗、生態修復、高效利用資源、變廢為寶逐步成為砂石行業發展的必然要求。砂石礦山企業應當選用高效率低能耗的工藝技術和裝備，加大力度推進高效節能砂石骨料生產線的應用；相關砂石裝備企業應當提高技術研發水平，以高品質砂石裝備應對市場需求。

基于模擬仿真技術設計的砂石生產線，將離散元、有限元、多體動力學、流體力學等多學科知識加以整合，在砂石骨料產線開辟出一條以技術應用優化流程的道路。

利用模擬仿真技術推進改造傳統破碎機械設備，升級傳統生產方式，實現產線的溯源化管理，保證砂石生產線經濟、高效、安全地生產運行，提升砂石骨料產線產出物的質量，從而實現減員增效、提質增產和節能降耗的目標。