郑州大学机械工程学院河南郑州450002跛前，国内夕保用机械方式磨粉的设备种类较多，其加载粉碎的方法各种各样，常见的雷蒙磨机是利用辊轮公转时的离心力粉碎物料，球磨机是利用研磨体之间的重力碰撞作用粉碎物料，碾机是依靠碾轮的重力碾碎物料，盘I昆式磨粉机有利用盘I昆间的弹簧力粉碎物料的，也有在盘I昆间采用液压加载方式粉碎物料的等等。综合比较它们的加载方式各有特点。纵观国内外新型磨粉机的发展趋势，采用液压系统加载粉碎方式的越来越多。我校和新乡四达有限公司在吸收和消化国内外同类产品技术的基础上，研究开发出一种新型液控高效立式盘I昆磨粉机。长期工业考核结果表明：该机具有功耗小、细粉率高、产量大、工作平稳、噪声低、适用物料范围广及寿命长等特点。研究结果证明：磨粉机的这些性能特点与该机采用的加载系统的性能密切相关，因此对液压加载系统性能进行深入的理论分析与试验研究是必要的。

　　1设备主机与加载系统的基本工作原理该设备主机与加载系统的基本工作原理如结构简与液压系统原理简所示。在主机的磨盘内侧均匀布置3个（或4个）磨辊且磨盘与各个磨辊均采用各自独立的动力源同向驱动，其间存在一定的速度差。

　　盘辊间的挤压粉碎力由液压系统控制，进入盘辊间楔形粉碎腔的物料在强烈挤压剪切作用下被粉碎。通过调节丝杠调整磨|昆和1.弹性件2.调节丝杠3.液压缸4.摇臂5.磨头磨盘的间6.磨辊7.磨盘隙，磨盘径向固定，绕中心轴旋转，液压缸作用于摇臂并通过固接磨头和磨辊对物料施加挤压粉碎力，力的幅值由液压系统控制。当物料进入盘I昆组成的楔形工作腔时，如果粉碎物料所需要的综合力小于液压缸顶紧力，物料被粉碎，磨I昆保持原位不动。如果物料的粒度大、硬度高或量大，所需的粉碎力大于顶紧力，则磨I昆后退并带动液压缸活塞杆后退，油缸内油液的变化量由蓄能器补偿。在整个粉碎过程中，液压系统除了提供强制随动挤压力外，还能起到缓冲作用，减小磨机的冲击振动。

　　2加载系统的数学模型采用功率键合图和状态空间法建立系统的数学模型对研究该加载系统的性能十分有效。在建模中考虑的主要因素有：液压系统中的非线性因素及较大的液阻、弹性、惯性和液容等。为了方便研究整个系统，把摇臂的质量与阻尼集中考虑并作为刚性件处理。还忽略了较小的液容、液感、较小的阻力损失、泄漏等。由和系统可得到功率键合图见。

　　取惯性元和容性元上的自变量的积分为状态变量，这样该系统共有11个状态变量：户23、分别为摇臂的计算动量，匕、匕8、匕8、匕5分别为因油压变化时，相应液容的所需充放的油液体积，尤12、22、33分别为三个活塞杆的位移。由键合图可推导出系统的状态方程如下1斗1+S飞1在建立数学模型时，为了简化系统、方便研究、防止出现病态方程，忽略了些次要因素，可在仿真模型中加一些约束条件给予补偿。对于系统仿真过程中出现的趋向失真的计算误差，也应附加必要的约束由于所研究的液压加载系统为非线性系统，在选择算法时必须满足非线性要求。既要数值计算稳定，又要保证精度，选择四阶龙格一库塔法是可行的。

　　采用功能强大的Matlab软件编制仿真程序是方便可行的。

　　仿真模型的正确与否建立在试验验证的基础之上，加载液压系统试验装置与检测点仍见，试验中采用微机测试系统进行数据采集。-验证模型的输入加载信号分别用不同厚度的钢板按固定方位放进盘聋昆组成的楔形工作腔，与此同时采集系统相关点的压力变化。在系统不同调定参数下，取多组试验结果与仿真结果进行比较来判断仿真模型的正确性。现取一组见，从图中看出仿真结果与试验结果是相似的、数选择误差、忽略因素误差、测试系统误差与仿真计算误差共同积累的结果。但计算机分析两种试验结果中的主要参数基本吻合，可以断定仿真模型不失其真实性和正确性，并作为进一步分析问题的依据。

　　在上述状态方程中：、分别代表3个油缸的入口液阻，f2、。分别代表3个油缸内的油液液容，fx分别代表蓄能器的入口液阻和液容，代表软管的液容，fb1、fb2、fb3分别代表3个摆杆后弹性件的柔度，/m1、/m2、/m3分别代表3个油缸负载的惯量，/4代表油缸无杆腔的有效面积，厂2、厂3分别为3个油缸的负载，fm1、fm2、fm3分别代表3个油缸内的摩擦力，50代表系统输入的流量。

　　3编制仿真模型时要解决的问题bookmark9 S1输入信号的确定bookmark10在磨机磨粉过程中，当负载发生变化时，该系统反应出来的特性直接影响到整个磨机的性能，因此把负载的突变作为系统的输入信号是正确的。磨机在实际工作过程中，进口物料的工况较为复杂，其粒度、形状、硬度均不相同，因此寻找一种实用的试验加载方式，使试验研究中的加载条件一致，增加可比性是必要的。本项目研究中，用厚钢板模拟*恶劣条件下的加载工况是可行的。

　　仿真模型中参数的确定应以实际工况为准，部分参数可利用流体力学的基本公式计算，有些无法借鉴，参数应以试验结果为准。

　　5影响液压加载系统主要性能的因素分析与研究bookmark13磨粉机对其液压加载系统的主要性能要求是：在保证提供足够的挤压粉碎力的前提下，有效减缓负载工况突变造成的磨机冲击振动。冲击振动的大小，直接影响到磨粉机的产量、细粉率和整机各部件的寿命，因此详细分析研究液压加载系统各参数对磨粉机冲击振动的影响十分重要。

　　增大液压系统各部分液容能有效减缓冲击振动大量的仿真研究结果表明：增大油缸工作腔的容积，适当增加蓄能器的容量和个数，采用软管连接等方法，都能有效地减小负载突变带来的压力冲击，使磨粉机的工作更加平稳。产生这种结果的主要原因是：当个磨头受到冲击载荷影响时，相应油缸内产生的压力波动能被各容性件有效的吸收和衰减，液容越大，吸收效果越好，衰减幅值就越大，容性件距冲击载荷源越近，迅速吸收压力波动的效果越好。在实际应用系统中，由于磨粉机结构限制，其加载油缸工作腔的容积不可能做的太大，可采用每个油缸的工作腔上直接加一个蓄能器的方法，具有较好的缓冲效果。

　　52提高液压加载系统的调定压力能减缓冲击振动在大量仿真研究过程中，该结论是较明显的。有关研究资料表明：油液的体积弹性模量受压力的影响而变化，压力提高则油液体积弹性模量增大，这一特征在研究系统动态特性时应该考虑。由于体积弹性模量增大将使液容增大，液容增大则超调量减小，冲击振动减小。另外，系统的调定压力越高，磨辊和磨盘间的预定挤压力就越大，由于磨粉过程中载荷突变而影响磨头移动（即油缸工作腔内油液被压缩）的几率或位移就减小，造成的压力波动也就小。因此，提高液压加载系统调定压力对减缓磨粉机的冲击振动是有利（上接第11页）锥破碎机的仿真模型为7由于电振机的输入为厂5V直流，输出为0J00t/h，故）=5.56kg/Vs破碎机的额定功率为110kVA，进入破碎机的给料量按90%折算为的。

　　振动液压系统中的液阻对系统中压力、流量等信息流的传递，以及油液的释放与补充有明显的阻滞作用。

　　当磨机磨粉过程中负载突变时，首先影响到加载油缸内工作腔的容积变化，使油液突然压缩或膨胀，造成压力突变，减小油缸和蓄能器出口液阻，可以使缸内的油液得到迅速释放或及时补充，也可以使系统中相邻其它元件的液容迅速平衡这一压力变化的过程。对减缓磨机的冲击振动十分有利，仿真结果也明显证明了这一结论。

　　新型液控立式盘辊磨粉机的液压加载系统设计合理，性能良好，可综合提高磨机的性能。该文所用的理论分析和试验方法经试验验证是正确的，同样适用于研究其它磨机液压加载系统。该研究得出的一些重要结论，对同类磨机的设计有指导意义，为进一步全面研制新一代产品奠定了基础。