[发明专利]基于MatLab的破碎机拉杆弹簧载荷的优化方法

说明书

技术领域

本发明涉及机械制造领域，尤其是基于MatLab的复摆颚式破碎机拉杆弹簧载荷的优化方法。 

背景技术

复摆颚式破碎机在工作过程中，当动颚摆动到左死点时，产生很大的惯性力矩，该力矩可使肘板与其衬套分离而影响破碎机正常运转。为防止这种现象发生，在动颚下端设有拉杆和弹簧拉紧装置，以保证肘板和肘板衬套紧密结合，并能部分地平衡动颚和肘板的惯性力。因此在设计计算时，应该考虑弹簧拉杆的受力因素，正确选择破碎机的结构尺寸及工 

作参数。

发明内容

为了解决现有复摆颚式破碎机动颚摆动到左死点时产生很大的惯性力矩的问题，本发明提出了基于MatLab的复摆颚式破碎机拉杆弹簧载荷的优化方法。 

本发明解决其技术问题采用的技术方案是建立拉杆弹簧载荷计算方程式，运用MatLab计算出最优的弹簧的刚性系数、起始变形系数以及弹簧拉杆在动颚上悬挂点的长度和夹角。 

 本发明的有益效果是可以保证破碎机空载运行时肘板和肘板衬套始终紧密贴合，避免它们之间产生撞击，同时可提高整个破碎机的综合动力学性能。 

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明： 

图1. 颚式破碎机机构运动简图；

图2. 颚式破碎机动颚受力分析图；

图3. 优化程序框图。

具体实施方式

拉杆弹簧载荷计算方程式的提出

附图 1 所示为某复摆颚式破碎机的机构运动简图。图1 中 OA 为曲柄，长度为 l1，BAC 为动颚，其中 BA 与 CA的夹角为 α ，AB 长度为 l2，AC 长度为lC，BO1 为肘板，长

度为 l3，OO1 为机架，长度为 l4。C 点为弹簧拉杆在动颚BAC上 的悬挂点，F0 为拉杆弹簧的拉力，F0 的计算公式如下：

                                                          (1)

式中：k 为弹簧的刚性系数；λ0 为弹簧的预压变形；λi为弹簧的工作变形。

弹簧的工作变形 λ_i就是悬挂点 C 的X坐标值与其最小值之间的差值。 

                            (2) 

悬挂点 C 的 X 坐标值为：

                （3）

弹簧预变形量 λ₀ 的计算式为：

                        （4）

式中：λmax 为弹簧的最大工作变形；γ₀ 为弹簧预压紧时起始变形系数，γ₀ = 0.2 ~ 0.4。

如果选定弹簧的刚性系数 k，弹簧的起始变形系数γ₀，以及弹簧拉杆在动颚悬挂点 C 的长度 l_C，BA与 CA 的夹角α ，根据式 (1) ~ (4) 便可求出弹簧的拉力 F₀。 

肘板与肘板衬套不分离的约束条件

破碎机在破碎物料时，由于破碎力的作用，肘板与其衬套不可能产生分离。因此要确定肘板与其衬套不分离的约束条件只可能在破碎机空载运动状态。对复摆颚式破碎机的传动机构进行受力分析，如附图2所示。

破碎机空载运转时，动颚受到自身的重力 G₂、惯性力 F₂、惯性力矩 M₂、拉杆弹簧力 F₀ 以及肘板对动颚的约束反力 F₃₂ 的作用。 

由 ΣM_A = 0 可得出 

              （5）

从而得出

      （6）

由附图 2 中肘板对动颚的约束反力 F₃₂ 的方向可知，肘板为受压杆，这样可以保证肘板与其衬套不

分离，因此，保证肘板与其衬套不分离的条件是：(F32)min ≥ 0。

拉杆弹簧载荷的优化设计