摘 要：順槽用破碎機(jī)是煤礦井下機(jī)械化采煤關(guān)鍵的大塊煤破碎設(shè)備。順槽用破碎機(jī)工作過(guò)程中消耗功率的計(jì)算關(guān)系著破碎機(jī)的選型與電機(jī)功率配置，影響著整個(gè)煤礦井下機(jī)械化采煤工作面輸送設(shè)備的正常工作。本文采用理論研究及分析軟件對(duì)破碎機(jī)工作過(guò)程消耗功率計(jì)算作詳細(xì)研究，得到了破碎機(jī)空載和破碎煤巖所需功率計(jì)算方法，并對(duì)PLM6000順槽用破碎機(jī)進(jìn)行實(shí)例驗(yàn)證。

關(guān)鍵詞：順槽用破碎機(jī);破碎過(guò)程;消耗功率

一、引言

煤礦井下順槽用破碎機(jī)是綜采配套設(shè)備中的破碎設(shè)備，與轉(zhuǎn)載機(jī)配套使用，并與配套的采煤機(jī)及液壓支架、工作面刮板輸送機(jī)、膠帶式輸送機(jī)一起實(shí)現(xiàn)綜合機(jī)械化采煤的連續(xù)采、運(yùn)、破碎煤炭。破碎機(jī)安裝在轉(zhuǎn)載機(jī)主體和機(jī)尾部（即落地段）之間，當(dāng)轉(zhuǎn)載機(jī)輸送煤炭通過(guò)破碎機(jī)時(shí)，破碎機(jī)的破碎軸帶著破碎錘頭將大塊煤沖擊破碎成所需的塊度，以完成破碎工作[1-2]。

破碎機(jī)功耗學(xué)說(shuō)，也稱破碎理論，是研究破碎過(guò)程與破碎能量消耗關(guān)系的學(xué)說(shuō)。雖然人類使用破碎工具已有上千年的歷史，但提出破碎理論還是上個(gè)世紀(jì)的事情。由于破碎是物料粒度減小的過(guò)程，所以要對(duì)物料加外力以克服物料內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)間的內(nèi)聚力，也就是對(duì)物料做功，功轉(zhuǎn)化為變形量，當(dāng)變形達(dá)到極限時(shí)破碎才能發(fā)生。因此，從實(shí)質(zhì)上看，破碎是一個(gè)功能轉(zhuǎn)換的過(guò)程。

破碎機(jī)消耗功率計(jì)算是破碎機(jī)的選型與電機(jī)功率配置的基礎(chǔ)。本文從兩個(gè)方面對(duì)破碎機(jī)工作過(guò)程功率消耗進(jìn)行研究，一是破碎機(jī)空載啟動(dòng)時(shí)所需的功率消耗，二是破碎錘頭與煤巖碰撞時(shí)的功率消耗。

二、破碎機(jī)空載功率計(jì)算

破碎機(jī)電動(dòng)機(jī)從接通電源開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速將逐漸增高，直至達(dá)到穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，這一過(guò)程稱為起動(dòng)過(guò)程?？蛰d啟動(dòng)功率是破碎機(jī)所需求的最小裝機(jī)功率，此功率用以滿足破碎機(jī)空載時(shí)的正常啟動(dòng)，此過(guò)程功率消耗主要用來(lái)克服慣性載荷和摩擦阻力做功。

破碎軸啟動(dòng)后轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能計(jì)算：

三、破碎機(jī)破碎過(guò)程消耗功率

由于破碎機(jī)破碎過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜的物料塊尺寸變化過(guò)程，破碎過(guò)程非常復(fù)雜，與許多因素有關(guān)，相關(guān)破碎理論都是建立在假說(shuō)基礎(chǔ)之上，其中最經(jīng)典的是Rittinger的“面積說(shuō)”和Kick的“體積說(shuō)”及后來(lái)Bond的“裂縫說(shuō)”[3]，目前為止還沒(méi)有一種破碎理論能完美的描述破碎過(guò)程，因此從物料破碎過(guò)程計(jì)算破碎機(jī)破碎能力或破碎消耗功率較為困難。因此本文另辟蹊徑，從能力守恒的角度，描述破碎機(jī)破碎過(guò)程，并驗(yàn)證PLM6000電機(jī)裝機(jī)功率是否滿足破碎過(guò)程消耗功率需求。

（1）破碎機(jī)在啟動(dòng)完成后，未破碎煤巖，正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，由于慣性作用，破碎軸將持續(xù)旋轉(zhuǎn)，僅需消耗極小的電機(jī)功率，克服破碎軸轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦阻力。

（2）破碎機(jī)在破碎煤巖時(shí)，破碎錘頭沖擊煤巖，由于破碎煤巖需要消耗能量，此時(shí)破碎軸瞬時(shí)速度及轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能都會(huì)降低。煤巖破碎完后，電動(dòng)機(jī)對(duì)破碎軸做功，使破碎軸轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能再恢復(fù)到破碎前的正常水平，由于破碎軸“一字型”布置，破碎軸每轉(zhuǎn)一圈破碎兩次，電動(dòng)機(jī)對(duì)破碎軸做功距離應(yīng)為180°，即π個(gè)弧度值。

根據(jù)能量守恒定理，破碎軸破碎后瞬時(shí)動(dòng)能的增加值等于電動(dòng)機(jī)在此過(guò)程中對(duì)破碎軸所做的功，數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

PLM6000破碎機(jī)錘擊煤巖后轉(zhuǎn)遞給煤巖的能量來(lái)表示△E=E2-E1。

最后采用分析軟件來(lái)仿真煤炭沖擊破碎過(guò)程，驗(yàn)證PLM6000破碎機(jī)錘擊煤巖后轉(zhuǎn)遞給煤巖的能量是否滿足破碎過(guò)程消耗能量需求。

分析軟件包括兩部分：①PLM6000破碎機(jī)錘頭;②破碎機(jī)入口粒度大小的煤巖體[4]。仿真結(jié)果顯示，PLM6000破碎入口粒度大小的煤巖體時(shí)，需要消耗的能量為89321J<133213J，因此PLM6000電機(jī)裝機(jī)功率為700kW，錘擊煤巖后轉(zhuǎn)遞給煤巖的能量大于破碎煤巖所需能量，完全可以滿足使用需求。

四、總結(jié)

（1）本文通過(guò)理論分析方法推導(dǎo)出了順槽用破碎機(jī)空載功率計(jì)算公式，并利用此公式對(duì)PLM6000型順槽用破碎機(jī)的空載功率進(jìn)行了計(jì)算。

（2）本文從能力守恒的角度，描述了破碎機(jī)破碎過(guò)程，得到了PLM6000錘擊煤巖后轉(zhuǎn)遞給煤巖的能量，采用分析仿真軟件驗(yàn)證了PLM6000電機(jī)功率為700kW，破碎機(jī)錘擊煤巖后轉(zhuǎn)遞給煤巖的能量大于破碎入口粒度大小的煤巖體時(shí)所消耗能量，完全滿足使用需求。

參考文獻(xiàn)：

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[3]李為，詹肇麟，李松.破碎理論發(fā)展淺析[J]，礦山機(jī)械，2008（19）：96-98.

[4]黃堯.錘式破碎機(jī)破碎煤巖時(shí)內(nèi)能消耗功率研究[J].煤礦機(jī)械，2017，38（11）：32-33.

作者簡(jiǎn)介：

姬慧慧（1985-），女，甘肅天水人，工學(xué)學(xué)士學(xué)位，工程師，研究方向：煤炭機(jī)械設(shè)計(jì)。