一种破碎腔容积优化方法和容积优化装置与流程

本发明属于矿山破碎机械技术领域，具体涉及一种破碎腔容积优化方法和优化测量装置。

背景技术：

颚式破碎机是一种用于破碎中硬矿石的矿山机械，其原理是通过活动颚板组件与固定颚板组件相对位置变化而引起的容积变化，挤压矿石，从而达到破碎矿石的目的。颚式破碎机的破碎腔容积一般由固定颚板、活动颚板及侧衬板的形状参数及相对位置组成，破碎腔容积的好坏直接影响着耐磨件使用寿命及生产线的稳定性。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于提供一种对破碎腔容积的数据进行优化测量的装置和方法，以解决现有技术存在的问题。

本发明采用以下技术方案：

一种破碎腔容积优化方法，包括

STP1：在组成破碎腔的固定颚板和活动颚板上各设置不少于1个的检测点，测量未磨损前各检测点的鄂板的厚度；

STP2：在破碎机工作时间T_n后，测量磨损后各检测点的鄂板的厚度，并通过获取上次测量的各测量点的鄂板厚度与本次测量的各测量点的颚板厚度之间的差值的绝对值，获取本次测量中第i个测量点的磨损量ΔL(n,i)；其中，i为第i个测量点，n为破碎机第n次运行，i大于零，n大于零；

STP3：在破碎机工作时间T_n+1后，测量磨损后各检测点的鄂板的厚度，并通过获取上次测量的各测量点的鄂板厚度与本次测量的各测量点的颚板厚度之间的差值的绝对值，获取本次测量中第i个测量点的磨损量ΔL(n+1,i)；

STP4：获取本次破碎机工作时间T_n+1后第i个测量点的磨损量与上次破碎机工作时间T_n后第i个测量点的磨损量的差值的绝对值，与本次破碎机工作时间T_n+1后第i个测量点的磨损量的比值M：

(a)若M不大于预设的比值阈值，则直接输出数据采集单元采集的数据；

(b)若M大于预设的比值阈值，则进入模型优化单元，通过模型优化单元生成固定鄂板和活动鄂板的模型，根据模型，生产新的固定鄂板和活动鄂板，替换已经被磨损的固定颚板和活动鄂板；

STP5：对替换过鄂板的破碎机，重复STP3的操作；

STP5：重复STP3～STP5的步骤，直到达到设定的优化目标。

步骤STP4的(a)中，若各测量点的比值M均不大于比值阈值，则直接输出固定颚板的尺寸数据、活动颚板的尺寸数据、固定颚板与活动颚板的相对尺寸数据、构成破碎腔的两个侧衬板的相对尺寸数据。

步骤STP4的(b)中，替换已被磨损的固定颚板和活动鄂板时，选择以下方式中的一种进行替换：

(a)对超出比值阈值的测量点所在的鄂板进行重新优化设计，生成新的尺寸改变的鄂板模型，根据新的鄂板模型获取新的鄂板，替换超出比值阈值的测量点所在的鄂板，同时，对另一鄂板，使用模型优化单元中预存的模型，获取新的鄂板进行替换，替换时改变固定鄂板和活动鄂板之间的相对尺寸或者不改变固定鄂板和活动鄂板之间的相对尺寸；

(b)对超出比值阈值的测量点所在的鄂板不进行重新优化设计，而是根据模型优化单元中预存的模型，获取新的鄂板进行替换；而对于另一鄂板，则根据模型优化单元获取的测量数据，使用模型优化单元生成新的尺寸改变的鄂板模型，根据新的鄂板模型获取新的鄂板，使用获取的新的鄂板进行替换，替换时改变固定鄂板和活动鄂板之间的相对尺寸或者不改变固定鄂板和活动鄂板之间的相对尺寸；

(c)对已被磨损的固定颚板和活动鄂板，根据模型优化单元获取的测量数据，使用模型优化单元生成新的尺寸改变的鄂板模型，根据新的鄂板模型获取新的鄂板，使用新的鄂板进行替换；替换时改变固定鄂板和活动鄂板之间的相对尺寸或者不改变固定鄂板和活动鄂板之间的相对尺寸；

(d)对已被磨损的固定颚板和活动鄂板，均根据模型优化单元中预存的模型，获取新的鄂板进行替换，此时安装时，需要改变固定鄂板和活动鄂板之间的相对尺寸。

STP6中，设定的优化目标为：活动鄂板的磨损量和/或固定鄂板的磨损量达到设定的最大允许磨损量。

所述最大允许磨损量为预设的固定鄂板和活动鄂板在工作中最多允许磨损的厚度。

在破碎机每次工作的时间T_n内，实时测量固定颚板(2)和活动鄂板(5)的磨损量，获取第i个测量点的磨损量关于时间的函数f(n,i)，并将该函数f(n,i)输出给模型优化单元，其中，n为破碎机第n次工作。

包括组成破碎腔的固定颚板(2)、活动颚板(5)和两个侧衬板(3)，还包括

数据采集单元，用于测量固定颚板(2)上各检测点的颚板厚度、活动颚板(5)上各检测点的鄂板厚度、固定颚板(2)和活动颚板(5)的相对尺寸数据、两个侧衬板的相对尺寸数据；

数据分析单元，获取各检测点的上一次运行后与本次运行后的磨损量的差值的绝对值与后次检测的磨损量的比值，并将该比值与预设的比值阈值进行对比，如果有一个检测点超出该比值阈值，则进入模型优化单元，未超出则直接输出；

模型优化单元，用于根据获取的数据采集单元的数据生成新的颚板形状模型。

还包括机架体4，所述机架体4上设置有定鄂体1和动颚体6，固定颚板2固定于定颚体1上，活动颚板5固定于动颚体6上。

所述数据采集单元包括设置在定鄂体1或固定颚板2上的传感器、设置在动颚体6或者活动鄂板5上的传感器、设置在两个侧衬板上的传感器。

所述动颚体6通过传动装置支撑在机架体4上。

本发明的有益效果：本发明通过采集破碎机工作过程中固定颚板和活动鄂板的磨损量，对不符合设定条件的鄂板进行优化设计并替换，最终获取更加耐磨的破碎腔的尺寸和形状。

附图说明

图1为本发明的系统流程示意图。

图2为固定鄂板或者活动鄂板所设的磨损量示意图。

图3为某一测量点的磨损函数图。

图4为本发明的系统运行第n+1次和第n次的颚板磨损对比图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

本发明提供一种破碎腔容积优化方法，用于对破碎腔的活动鄂板和固定颚板的形状进行优化，进而对由活动鄂板、固定颚板、侧衬板等组成的破碎腔的容积进行优化，使构成破碎腔的耐磨件的使用寿命更加长。

本发明的步骤包括：

STP1：在组成破碎腔的固定颚板2和活动颚板5上各设置不少于1个的检测点，测量未磨损前各检测点的鄂板的厚度。如图1中所示，是以固定鄂板2为例进行的测量，图中标注有5个测量点，用于测量5个地方的磨损量。而测量和优化活动鄂板5的方法与固定鄂板2相同。

STP2：在破碎机工作时间T_n后，测量磨损后各检测点的鄂板的厚度，并通过获取上次测量的各测量点的鄂板厚度与本次测量的各测量点的颚板厚度之间的差值的绝对值，获取本次测量中第i个测量点的磨损量ΔL(n,i)；其中，i为第i个测量点，n为破碎机第n次运行，i大于零，n大于零。

STP3：在破碎机工作时间T_n+1后，测量磨损后各检测点的鄂板的厚度，并通过获取上次测量的各测量点的鄂板厚度与本次测量的各测量点的颚板厚度之间的差值的绝对值，获取本次测量中第i个测量点的磨损量ΔL(n+1,i)。

STP4：获取本次破碎机工作时间T_n+1后，第i个测量点的磨损量与上次破碎机工作时间T_n后第i个测量点的磨损量的差值的绝对值，与本次破碎机工作时间T_n+1后第i个测量点的磨损量的比值M：

(a)若M不大于预设的比值阈值，则直接输出数据采集单元采集的数据，该数据包括测得的固定鄂板的厚度、活动鄂板的厚度，根据固定颚板上各测量点的厚度数据获取固定鄂板的尺寸数据，根据活动鄂板上各测量点的厚度数据，获取活动颚板的尺寸数据，同时根据传感器获取固定颚板与活动颚板之间的相对尺寸数据，和传感器测量的构成破碎腔的两个侧衬板3之间的相对尺寸数据(即相对距离)，根据这些尺寸数据最终可获破碎腔的容积。

(b)若M大于预设的比值阈值，则进入模型优化单元，通过模型优化单元生成固定鄂板和活动鄂板的模型，根据模型，生产新的固定鄂板和活动鄂板，替换已经被磨损的固定颚板和活动鄂板。

而本步骤中，根据不同的情况，替换已被磨损的固定颚板和活动鄂板时，选择以下方式中的一种进行替换。

(a)对超出比值阈值的测量点所在的鄂板进行重新优化设计，该设计需要对鄂板的尺寸进行修改，生成新的尺寸改变的鄂板模型，根据新的鄂板模型获取新的鄂板，替换超出比值阈值的测量点所在的鄂板，同时，对另一鄂板，使用模型优化单元中预存的模型，获取新的鄂板进行替换，鄂板之间相对距离的改变也会影响磨损的程度，因此替换时可以改变固定鄂板和活动鄂板之间的相对尺寸，或者也可以不改变固定鄂板和活动鄂板之间的相对尺寸。

(b)对超出比值阈值的测量点所在的鄂板不进行重新优化设计，而是根据模型优化单元中预存的模型，获取新的鄂板进行替换，该预存的模型，可以选择原始的模型，也可以选择在上次运行中优化过的模型；而对于另一鄂板，则根据模型优化单元获取的测量数据，使用模型优化单元生成新的尺寸改变的鄂板模型，根据新的鄂板模型获取新的鄂板，使用获取的新的鄂板进行替换，同样，替换时可以改变固定鄂板和活动鄂板之间的相对尺寸或者也可不改变固定鄂板和活动鄂板之间的相对尺寸。

(c)对已被磨损的固定颚板和活动鄂板，根据模型优化单元获取的测量数据，使用模型优化单元生成新的尺寸改变的鄂板模型，根据新的鄂板模型获取新的鄂板，使用新的鄂板进行替换；替换时改变固定鄂板和活动鄂板之间的相对尺寸或者不改变固定鄂板和活动鄂板之间的相对尺寸；

(d)对已被磨损的固定颚板和活动鄂板，均根据模型优化单元中预存的模型，获取新的鄂板进行替换，此时安装时，需要改变固定鄂板和活动鄂板之间的相对尺寸。

每次替换时，固定鄂板和活动鄂板同时替换，可以保证每次作时两个鄂板的初始条件相同，使在相同的工作总时间下，固定鄂板和活动鄂板均达到优化目标，避免陷入无限循环。

本步骤中，对于新的尺寸改变的固定颚板或者活动鄂板的模型的获取，是设计人员通过设计软件获取的，设计软件中预存有上次优化的鄂板的模型数据，该模型数据中设置有可调节的参数，根据本次鄂板的各测量点的磨损情况，改变鄂板的模型参数中需要改变的参数，获取新的模型，根据模型生产新的固定鄂板或者活动鄂板，使用新的鄂板替换旧的鄂板。

由于破碎机工作过程中，通过事先设置的传感器，在破碎机每次工作的时间Tn内，可实时测量固定颚板2和破损鄂板5的磨损量，获取第i个测量点的磨损量关于时间的函数f(n,i)，如图3所示，并将该函数f(n,i)输出给模型优化单元，用于对鄂板在不同时间段内的磨损速度进行分析。如果将该函数输入到模型优化单元，可作为模型优化设计的一个依据。

上述步骤中，比值阈值的选取根据实际情况而定，例如在一些实施方式中，选择10％。

STP5：对替换过鄂板的破碎机，重复STP3中的操作；

STP6：重复STP3～STP5的步骤，直到达到设定的优化目标。本发明中设定的优化目标为：活动鄂板的磨损量和/或固定鄂板的磨损量达到设定的最大允许磨损量。

而该最大允许磨损量为预设的固定鄂板和活动鄂板在工作中最多允许磨损的厚度，超出该设定的值，可能会磨损到鄂板下部的器件或者使鄂板磨透。

如图1所示，本发明还提供一种破碎腔容积优化装置，包括组成破碎腔的固定颚板2、活动颚板5和侧衬板3，还包括机架体4，机架体4上设置有定鄂体1和动颚体6，固定颚板2固定于定颚体1上，活动颚板5固定于动颚体6上。动颚体6通过传动装置支撑在机架体4上。上述传动装置可选择为轴承。

本发明还包括：

数据采集单元，用于测量固定颚板2和活动颚板5上各检测点的鄂板厚度；数据采集单元包括设置在定鄂体1或固定颚板2上的传感器、设置在动颚体6或者活动鄂板5上的传感器、设置在两个侧衬板上的传感器。传感器实时测量固定鄂板或者活动鄂板的磨损量，将数据传递给数据分析单元。该传感器可以为现有的脉冲信号传感器。

数据分析单元，用于获取数据采集单元的数据，并根据数据计算各检测点的活动颚板或者固定鄂板的磨损量，获取各检测点的前后有两次磨损量的差值的绝对值与后次检测的磨损量的比值，并将该比值与预设的比值阈值进行对比，如果有一个检测点超出该比值阈值，则进入模型优化单元，对该检测点所在的鄂板进行重新设计，并根据新设计的模型生产新的鄂板，替换磨损的鄂板；未超出则直接数据采集单元采集的数据。

模型优化单元，为装有原始设计软件的工控机或者计算机等可实现本发明需要的设计功能的设备，该工控机或者计算机或者设备中预设有固定鄂板和活动鄂板的模型数据，用于根据获取数据分析单元的数据，调整模型数据中的某些参数，输出新的颚板形状模型。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明整体构思前提下，还可以作出若干改变和改进，这些也应该视为本发明的保护范围。