破碎機(jī)是礦山生產(chǎn)、建設(shè)用料加工以及道路工程施工的主要設(shè)備之一，這些領(lǐng)域中的絕大多數(shù)物料都離不開破碎機(jī)的破碎。那么設(shè)計(jì)一臺(tái)效率高、物料粒度均勻、運(yùn)動(dòng)性能合理的破碎機(jī)很有必要。
近年來，為了縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期，降低開發(fā)成本，在建造第一臺(tái)物理樣機(jī)之前通常采用計(jì)算機(jī)技術(shù)建立機(jī)械系統(tǒng)模型并進(jìn)行仿真分析，以圖形或其它方式顯示該系統(tǒng)在真實(shí)工程條件下的各種特性，根據(jù)仿真結(jié)果不斷修改產(chǎn)品模型最終得到最優(yōu)設(shè)計(jì)方案。采用這種技術(shù)，在產(chǎn)品的樣機(jī)設(shè)計(jì)階段就能夠反映實(shí)際產(chǎn)品的特性，包括外觀、空間關(guān)系以及運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)特性，并可以模擬真實(shí)環(huán)境下系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)特性，證實(shí)理論研究的正確性。本文在產(chǎn)品圖形用戶界面ADAMS/View環(huán)境下，建立了雙腔顎式破碎機(jī)的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)模型，并對(duì)此機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)特性進(jìn)行了仿真，雙腔顎式破碎機(jī)的運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真主要集中在連桿擺動(dòng)角度以及破碎機(jī)兩破碎腔進(jìn)、排料口的水平、垂直行程等。仿真分析使設(shè)計(jì)人員不必考慮建造樣機(jī)＆3的安全性，從而在設(shè)計(jì)時(shí)不需過于保守地進(jìn)行零部件設(shè)計(jì)。
1、建立ADAMS運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真模型
1.1幾何模型的建立
由于ADAMS在進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)運(yùn)算時(shí)，只考慮零件的質(zhì)心和質(zhì)量，而對(duì)零件的外形不予考慮，因此在模型中精確地描述復(fù)雜的零件外形并沒有多大的實(shí)際意義。為了節(jié)省建模時(shí)間，并且保證ADAMS的仿真能夠順利進(jìn)行，在建立模型之前要對(duì)實(shí)際模型進(jìn)行必要的簡(jiǎn)化。本文根據(jù)雙腔顎式破碎機(jī)各部件的實(shí)際情況，建立了雙腔顎式破碎機(jī)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)——曲柄搖桿機(jī)構(gòu)以及左、右兩個(gè)破碎腔的ADAMS模型，略去了緩沖裝置、安全裝置以及機(jī)架部分的建模，并對(duì)它們的幾何形狀進(jìn)行了簡(jiǎn)化，同時(shí)盡量保持跟實(shí)物相近的幾何外觀，并且保證各部件的質(zhì)量、質(zhì)心位置。
雙腔顎式破碎機(jī)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)包括偏心軸、動(dòng)顎、左動(dòng)顎齒板、右動(dòng)顎齒板、肘板，其中左、右兩動(dòng)顎齒板和左、右兩定顎齒板組成左、右兩個(gè)破碎腔。應(yīng)用ADAMS軟件建立運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，模型的建立可以使用ADAMS自帶的幾何建模工具箱，應(yīng)用ADAMS中的連桿模型建立破碎機(jī)的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，雙腔顎式破碎機(jī)的運(yùn)動(dòng)模型見圖l。圖1中，構(gòu)件l為破碎機(jī)偏心軸，構(gòu)件2為破碎機(jī)動(dòng)顎部件，固接在動(dòng)顎部件上的左、右構(gòu)件3和7為左、右兩動(dòng)顎齒板，構(gòu)件6為破碎機(jī)肘板，構(gòu)件5和9為破碎機(jī)左、右兩定顎齒板，Nll為破碎機(jī)左腔進(jìn)料口，Mll為破碎機(jī)左腔排料口．N21為破碎機(jī)右腔進(jìn)料口，M21為破碎機(jī)右腔排料口。構(gòu)件3和7分別與構(gòu)件5和9組成雙腔顎式破碎機(jī)左、右兩破碎腔。對(duì)破碎機(jī)運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真主要就是對(duì)Nll、Mll、N21、M21這四個(gè)特殊點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行仿真，以分析兩破碎腔進(jìn)、排料口的運(yùn)動(dòng)是否通暢，破碎效果是否良好，排料是否順暢等等。圖1中兩腔中間4和8為破碎礦石，礦石可以是球體、立方體、多邊體等任意不規(guī)則的形狀。礦石材料可以是硅化凝灰?guī)r、青石或花崗巖等。
1.2施加運(yùn)動(dòng)副間的約束和驅(qū)動(dòng)
破碎機(jī)右腔近料口N21點(diǎn)的水平、垂直位移曲線見圖3(a)、(b)，從仿真圖上看出N21點(diǎn)的平均最大水
雙腔顎式破碎機(jī)運(yùn)動(dòng)幾何模型建立好后，如要對(duì)模型進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析計(jì)算，在分析計(jì)算之前必須要對(duì)模型施加約束，通過施加各種約束可以限制構(gòu)件之間的某些相對(duì)運(yùn)動(dòng)，并以此將不同的構(gòu)件連接起來組成一個(gè)機(jī)械系統(tǒng)。對(duì)模型施加約束后，要想使整個(gè)裝置運(yùn)動(dòng)起來，還要對(duì)模型施加驅(qū)動(dòng)。在本模型中使用了4個(gè)旋轉(zhuǎn)副，分別為偏心軸和機(jī)架、偏心軸和連桿（動(dòng)顎）、連桿（動(dòng)顎）和搖桿（肘板）、搖桿（肘板）和機(jī)架，其中定顎、肘板基部及偏心軸中心與大地固接；在偏心軸上施加驅(qū)動(dòng)力矩。
2、雙腔顎式破碎機(jī)進(jìn)、排料口的水平、垂直行程仿真曲線及特征值分析
破碎機(jī)左腔進(jìn)料口Nll點(diǎn)的水平、垂直位移曲線見圖2(a)、(b)，從仿真圖上看出Nll點(diǎn)的平均最大水平行程近似為1.2cm，平均最大垂直行程近似為2. 3cm;左腔排料口Mll點(diǎn)的水平、垂直位移曲線見圖2(c)、(d)，從仿真圖上看出Mll點(diǎn)的平均最大水平行程近似為5cm，平均最大垂直行程近似為4.5cm。平行程近似為2.0cm，平均最大垂直行程近似為3.0cm；右腔排料口M21點(diǎn)的水平、垂直位移曲線見圖3(c)、(d)，從仿真圖上看出M21點(diǎn)的平均最大水平行程近似為5. 8cm，平均最大垂直行程近似為3.Scm。
破碎機(jī)水平行程決定著破碎腔容積的變化，在很大程度上影響了生產(chǎn)效率、破碎比以及能量消耗，因此水平行程是非常關(guān)鍵的參數(shù)，這里用s表示水平行
3、結(jié)論
從雙腔顎式破碎機(jī)行程特征值仿真結(jié)果看，雙腔顎式破碎機(jī)左腔與右腔的行程特征值與理論計(jì)算值幾乎接近，而且無(wú)論是左腔還是右腔破碎機(jī)行程特征值都幾乎控制在1左右，行程特征值從進(jìn)料口到排料口逐漸減小，這樣可使破碎機(jī)破碎時(shí)排料通暢，防止物料堵塞，減少過粉碎和齒板磨損。因此從行程特征值仿真結(jié)果看，該雙腔顎式破碎機(jī)滿足設(shè)計(jì)要求，運(yùn)程。同時(shí)破碎機(jī)垂直行程小，可減少磨損和過粉碎現(xiàn)象，這里用H表示垂直行程。破碎機(jī)的行程特征值m=H/S，如果由進(jìn)料口到排料口破碎機(jī)的特征值m逐漸減小，那么破碎機(jī)的排料就通暢，無(wú)過粉碎現(xiàn)象，破碎效果就好。動(dòng)特性合理。
