慣性式紅棗分級(jí)的設(shè)計(jì)
慣性式紅棗分級(jí)的設(shè)計(jì),慣性式紅棗分級(jí)的設(shè)計(jì),慣性,紅棗,分級(jí),設(shè)計(jì)
差動(dòng)分級(jí)式齒輥式破碎機(jī)使用遺傳算法的多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)摘要:我們的差分級(jí)齒輥式破碎機(jī)結(jié)合了齒輥式破碎機(jī),顎式破碎機(jī)的破碎比高,破碎效率高,多篩分的優(yōu)點(diǎn),克服齒輥式破碎機(jī)的缺憾。動(dòng)顎破碎機(jī)采用曲柄搖桿機(jī)制,從而優(yōu)化動(dòng)態(tài)性能和改善破碎機(jī)的抗裂能力,我們建立了一個(gè)數(shù)學(xué)模型來優(yōu)化傳輸角,以盡量減少行程特性值m。使用遺傳算法優(yōu)化的破碎機(jī)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)多對(duì)象的設(shè)計(jì)獲得最佳的結(jié)果。根據(jù)實(shí)驗(yàn),顯示出動(dòng)顎式破碎機(jī)和裂解能力的性能得到改善。關(guān)鍵詞:差分和分級(jí)齒輥式破碎機(jī),曲柄搖桿機(jī)構(gòu)遺傳算法多目標(biāo)優(yōu)化。1.引言在許多行業(yè)中,物料粉碎過程是不可缺少的(如采礦,金屬冶煉的,化工等行業(yè))。傳統(tǒng)式破碎機(jī)(例如,顎式破碎機(jī),沖擊式破碎機(jī),回轉(zhuǎn)式破碎機(jī),錘式粉碎機(jī)),實(shí)現(xiàn)物資的粉碎破碎能力,主要取決于工作沖擊壓力的部分。這些破碎機(jī)效率低,能耗高。我們已經(jīng)不能滿足傳統(tǒng)的破碎機(jī)。在最近幾年,一個(gè)英國(guó)MMD齒輥式破碎機(jī)大量被使用。但是,從平時(shí)的調(diào)查來看,我們發(fā)現(xiàn)在這些齒輥式破碎機(jī)的一些不足之處:1)通過齒嚙合來破碎物料。所有需要被粉碎的原料礦物被輸送到一個(gè)粉碎腔,通過標(biāo)準(zhǔn)嚙合齒粉碎成微粒排出。破碎機(jī)未能完成實(shí)際的分級(jí)破碎,不僅使用了大量的能量,而且效率低下,破碎齒還會(huì)迅速出現(xiàn)損壞和金屬疲勞。 2)兩種情況下發(fā)生堵塞現(xiàn)象。一個(gè)是一種高流動(dòng)大塊的煤混有較小條的情況,另一種是濕潤(rùn)的煤會(huì)導(dǎo)致堵塞。齒輥式破碎機(jī)由于沒有有效的分級(jí)機(jī)制,結(jié)果是不令人滿意的,我們不能單靠齒嚙合。根據(jù)使用MMD齒輥式破碎機(jī)的一些煤礦區(qū)的調(diào)查,我們發(fā)現(xiàn),他們大多數(shù)煤礦沒有要求的干燥度。 3)MMD破碎機(jī)的破碎能力通過提高傳動(dòng)部分的力來增加破碎的能力,從而導(dǎo)致高功耗和高成本?;谶@些考慮,并結(jié)合中國(guó)神華能源有限責(zé)任公司和神東煤炭分公司的需求,我們的研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一個(gè)新的,高效的差分和分級(jí)齒輥式破碎機(jī),以彌補(bǔ)傳統(tǒng)破碎機(jī)的缺陷。如圖1所示,破碎機(jī)破碎部分組成的牙齒和曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。動(dòng)顎曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的草圖如圖2。在搜索的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)中,似乎有很多的文獻(xiàn)研究的目的只是在優(yōu)化的傳輸角度。例如,李等人只是選擇減少圖2-3中的行程特性值m。但是,在一個(gè)實(shí)際的和典型的破碎機(jī)設(shè)計(jì)中,動(dòng)顎的破碎能力和傳動(dòng)角,行程特性值m都有密切的聯(lián)系。我們已經(jīng)使用了GA(遺傳算法),以便優(yōu)化曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的差動(dòng)齒輥式破碎機(jī)的傳動(dòng)角,和最小行程值m。1電機(jī)組裝篩分機(jī)制;2.齒輥屏軸; 3.傳動(dòng)齒輪:4.粉碎齒; 5.動(dòng)顎 6. 調(diào)整機(jī)制7.機(jī)殼 8. 裝配曲軸 9. 齒輥軸電機(jī)圖1齒輥式破碎機(jī)結(jié)構(gòu)圖圖2 齒輥式破碎機(jī)斷裂機(jī)制示意圖2曲柄搖桿的動(dòng)力學(xué)分析一個(gè)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的性能依賴其連桿相對(duì)長(zhǎng)度。如果我們把搖臂的長(zhǎng)度等于1,那么相對(duì)長(zhǎng)度的曲柄,連桿和身體幀分別為a,b和d。數(shù)學(xué)模型曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)是獨(dú)立的的實(shí)際長(zhǎng)度,這使得它更普遍。2.1 最佳傳動(dòng)角曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的傳輸力主要取決于傳動(dòng)角。輸送傾角更大,就能更好的傳輸力。在傳輸過程中,傳輸角度時(shí)刻變化。每個(gè)組件的選擇具有合適的尺寸,可以優(yōu)化得到最小傳動(dòng)角。因此,有必要增加傳輸角度,以提高傳輸力和破碎力。兩個(gè)最小傳動(dòng)角的可能位置如圖所示。圖3.最小傳動(dòng)角位置示意圖2.3 行程特征值m動(dòng)顎的行程,被分成水平和垂直的兩個(gè)部分。水平部分的功能是粉碎材料,垂直行程不能幫助粉碎,但也可以加速粉碎。遞減m的值既可以降低能耗和耐磨耗,同時(shí),可以提高生產(chǎn)效率和提高破碎比。應(yīng)采取一些措施,以減少m的值。為了簡(jiǎn)化計(jì)算,C點(diǎn)被取出進(jìn)行分析。幾何關(guān)系如圖所示。圖4.曲軸和連桿路線圖因此,行程特征值到C 點(diǎn)的距離是:m=h/s. 肘板的角度是:=+-90,肘板的擺動(dòng)角度:傾角大小取決于連桿機(jī)制和動(dòng)顎的力。它的取值范圍通常15到20之間。 s是水平行程,h是垂直行程。3差分和分級(jí)齒輥式破碎機(jī)的動(dòng)顎的數(shù)學(xué)模型根據(jù)動(dòng)力學(xué)分析,無論是傳動(dòng)角和行程特性C點(diǎn)的值都可以表示為相對(duì)長(zhǎng)度的曲柄,連桿和身體幀的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。設(shè)計(jì)變量是:動(dòng)顎的目標(biāo)函數(shù)最大化的最小傳動(dòng)角:動(dòng)顎的目標(biāo)函數(shù)最小化的行程特征m值是:適用以下約束:1) 設(shè)計(jì)變量的邊界約束條件:其中aimax和bimax是設(shè)計(jì)變量的上限和下限設(shè)計(jì)變量。2) 擁有一個(gè)曲柄的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的條件:3) 約束的傳輸角度:增加傳輸角度可以提高傳輸效率和增強(qiáng)水平行程。但是,過多大傳動(dòng)角具有相反的效果。一種常見的情況是:4)約束的行程特征值:根據(jù)經(jīng)驗(yàn),通常m的范圍是1.5和2.5之間。5)動(dòng)顎的水平行程S對(duì)生產(chǎn)力有明顯的影響。如果s是太小會(huì)降低生產(chǎn)率,但與此相反,它會(huì)加大破碎力,并導(dǎo)致過載損壞設(shè)備。水平行程的范圍:其中dmin是排放口的最小尺寸。6)肘板的角度約束。通常情況下,的范圍是18至23。綜上所述,優(yōu)化問題的可以歸結(jié)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的問題:其中多目標(biāo)優(yōu)化問題的傳統(tǒng)解決方案,導(dǎo)致了低效率,并很容易導(dǎo)致一個(gè)明顯得局部問題。但遺傳算法的方法是迭代運(yùn)行得到一個(gè)局部最優(yōu)解。通過可能的傳輸規(guī)則來指導(dǎo)搜索方向,GA搜索空間(如連通性,凸性等),并沒有特殊要求,不需要任何額外的信息。我們已應(yīng)用遺傳算法優(yōu)化了差分和分級(jí)齒輥式破碎機(jī)的多對(duì)象設(shè)計(jì)的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。4遺傳算法遺傳算法是一種隨機(jī)搜索方法,它模仿自然演化規(guī)律。GA第一次是在1975年由荷蘭提出,它有以下主要特點(diǎn):它直接運(yùn)行在結(jié)構(gòu)化對(duì)象,沒有任何限制函數(shù)求導(dǎo)和連續(xù)性;它擁有隱式并行和改進(jìn)的能力全局優(yōu)化;通過使用隨機(jī)優(yōu)化方法,它可以自動(dòng)獲取和引導(dǎo)優(yōu)化的搜索空間,并且還可以調(diào)整沒有具體的自適應(yīng)搜索方向和規(guī)則。 GA具有的后期,一個(gè)重要技術(shù)OGY智能計(jì)算。主要方法是:1)編碼前的數(shù)據(jù)中搜索解空間,GA的數(shù)據(jù)表示,作為一個(gè)基因型表型的字符串結(jié)構(gòu)和各種組合獲得不同的點(diǎn)。 2)創(chuàng)建一個(gè)初始化的GE-菜單組:GA隨機(jī)生成N初始化字符串?dāng)?shù)據(jù),其中每個(gè)數(shù)據(jù)被稱為一個(gè)單獨(dú)UAL和這些人形成一個(gè)屬組。 GA開始使用的字符串?dāng)?shù)據(jù)作為初始迭代點(diǎn)。 3)個(gè)體適應(yīng)值估計(jì)的適應(yīng)性函數(shù)表示的質(zhì)量個(gè)人或溶液。針對(duì)不同的問題,本一個(gè)適應(yīng)性函數(shù)的定義是不同的。 4)選擇:選擇的目的是選擇前CELLENT目前屬群和個(gè)人之間允許他們有機(jī)會(huì)繁殖后代的父母。選擇是這一思想的體現(xiàn)為GA。選擇的原則是,指示高適應(yīng)性viduals將有較大貢獻(xiàn)一個(gè)或多個(gè)后代的概率。 5)分頻點(diǎn):這是最重要的操作GA。交叉操作可以生成新的屬具備的特點(diǎn)與前面的蒸發(fā)散一代。它體現(xiàn)了思想的信息交換。 6)基因突變:第一,GA隨機(jī)選擇個(gè)人從組屬。然后改變一個(gè)數(shù)據(jù)的值從字符串?dāng)?shù)據(jù)與給定的概率為選定的個(gè)人。類似生物宇宙,突變的概率GA是也很低,通常取值范圍為0.001至0.01,也就是說,突變提供了一個(gè)機(jī)會(huì)產(chǎn)生新的個(gè)體。5基于遺傳算法的多目標(biāo)優(yōu)化 我們采取了不同的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)與差分和分級(jí)齒輥式破碎機(jī)我們的優(yōu)化對(duì)象壓榨能力為4000噸/小時(shí)。為了決定在曲軸的長(zhǎng)度,濃度曲柄搖桿桿與主體框架的連接獲得機(jī)制,當(dāng)目標(biāo)函數(shù)(9)的最大值,該值的條件下行程速比系數(shù)為1.25時(shí),連桿行程300毫米,傾角18。我們使用遺傳算法來解決這個(gè)問題,通過設(shè)置屬群規(guī)模等于50,交叉概率性為0.8,變異概率為0.005和數(shù)代的演變?cè)?000。傳統(tǒng)的二進(jìn)制編碼方法比較相對(duì)方便的使用時(shí),在理論分析。但對(duì)于多維和高精度數(shù)值校準(zhǔn)的問題,它往往效率低,不準(zhǔn)確。我們用一個(gè)自然數(shù)編碼方法設(shè)置三個(gè)變量a,b和d的基因,有序的結(jié)合入染色體。例如就包含在其中。在初始化期間,GA將產(chǎn)生一個(gè)屬基團(tuán),其中50個(gè)個(gè)體上產(chǎn)生的根據(jù)一個(gè)變量的范圍。我們選擇了式(9)為總目標(biāo)函數(shù)的值表示個(gè)人適應(yīng)性。作為例子,我們把個(gè)人的p和q被取代的式(9),即,(P)=0.8145,F(xiàn)(Q)=0.7887,F(xiàn)(P) F(Q)。這表明,指示的p適應(yīng)性比q的更好。輪盤賭的方法用于在選擇操作中,在輪盤賭的游戲,我們模仿和計(jì)算的總的適應(yīng)性和在同一時(shí)間的相對(duì)并累計(jì)每一個(gè)人的適應(yīng)性。然后,輪盤變成為50倍,和一個(gè)隨機(jī)號(hào)0和1之間的每個(gè)時(shí)間。一個(gè)數(shù)比較,可以選擇由個(gè)人的累積,為每個(gè)單獨(dú)的適應(yīng)性。例如,如果我們讓r是一個(gè)隨機(jī)數(shù),然后FC(I)累計(jì)適應(yīng)性個(gè)體iFC(i +1)的累計(jì)個(gè)體適應(yīng)性I +1。如果FC(I)=(i +1)的話,那么個(gè)體i+1將選擇。依此類推,所有選定的個(gè)人我們可以組成一個(gè)新屬組,并開展交叉和變異操作。單點(diǎn)雜交方法采用的是交叉操作,生成一個(gè)隨機(jī)數(shù)介于01時(shí)屬組。如果數(shù)少于交叉概率和個(gè)人選擇一個(gè)偶數(shù),那么配對(duì)后,可以實(shí)現(xiàn)交叉操作隨機(jī)的。以個(gè)人的p和q為配對(duì)例如,我們的交叉點(diǎn)設(shè)置為2,這意味著我們選擇了第二個(gè)基因跨越。后交叉操作,個(gè)人成為方法是通過一個(gè)統(tǒng)一的突變操作,生成一個(gè)隨機(jī)數(shù)介于0和1之間時(shí)屬組。如果的數(shù)量小于變異概率,當(dāng)前個(gè)人會(huì)發(fā)生變異。突變運(yùn)算的方思是類似初始化我們重建設(shè)計(jì)的邊界中的一個(gè)單獨(dú)的基因變量。經(jīng)過選擇,交叉和變異操作,評(píng)價(jià)函數(shù)被調(diào)用,以確保最好的個(gè)人可以被保存。優(yōu)化結(jié)果(轉(zhuǎn)換)示于表1。最優(yōu)化的結(jié)果,這已被應(yīng)用于在生產(chǎn)實(shí)踐中,能滿足約束情況。鄭州長(zhǎng)城冶金設(shè)備廠,與我們的合作廠家,產(chǎn)生了相應(yīng)的破碎機(jī)已經(jīng)在中國(guó)大量出售。根據(jù)實(shí)際工作情況,不同的差分和分級(jí)齒輥式破碎機(jī)具有破碎強(qiáng)度大的特點(diǎn),高突破效率,穩(wěn)定的工作狀態(tài),高能力清除堵塞和抗粘連和穩(wěn)定粒度破碎產(chǎn)品,所有這些都達(dá)到了他們預(yù)期的設(shè)計(jì)目標(biāo)。6結(jié)論我們已經(jīng)用遺傳算法進(jìn)行了多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)。我們可以聲明如下:1)我們的差分和分級(jí)齒輥式破碎機(jī)的優(yōu)點(diǎn),具有很大的破碎比,破碎效率高。2)由于它不同于傳統(tǒng)的優(yōu)化方法,GA可以開展啟發(fā)式全局優(yōu)化。這是一個(gè)并行,并發(fā)和逐漸進(jìn)化搜索過程,在這過程中,避免局部最優(yōu)。3)優(yōu)化的結(jié)果已在實(shí)踐中應(yīng)用的實(shí)際破碎機(jī)的工作狀態(tài)是穩(wěn)定的。工業(yè)上的應(yīng)用已被證明效果良好。也已表明,以優(yōu)化破碎機(jī)的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)多目標(biāo)設(shè)計(jì)與優(yōu)化傳動(dòng)角和動(dòng)顎m作為目標(biāo)函數(shù)最小化的行程特性,能獲得最佳效果。致謝作者向黃教授表達(dá)自己最真摯的感謝以及感謝嘉興集團(tuán)提供的寶貴意見。編者還要感謝鄭州長(zhǎng)城冶金設(shè)備廠免費(fèi)提供的有用的材料。參考文獻(xiàn)1 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