CN110020481B - 多梯度结构增强型圆锥破碎机衬板及其设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多梯度结构增强型圆锥破碎机及其衬板设计方法，属于圆锥破碎装备设计技术领域。所述多梯度结构增强型圆锥破碎机包括动锥和环绕该动锥设置的定锥，该定锥与所述动锥之间的径向空间形成为破碎腔，所述定锥和所述动锥彼此相对的表面上分别对应设置有定锥衬板和动锥衬板，该定锥衬板和动锥衬板的朝向所述破碎腔的工作面上设有多组镶铸合金，且沿进料口向出料口方向，所述镶铸合金的分布密度、外露表面最大尺寸、形状中的至少一者不同。该多梯度结构增强型圆锥破碎机，不仅能够延长衬板使用寿命，使破碎腔型结构长期保持一致性，而且还能使物料获得多样化的破碎方式，均化排料粒级，提高破碎效能。

Description

多梯度结构增强型圆锥破碎机衬板及其设计方法

技术领域

本发明属于圆锥破碎装备设计技术领域，具体地涉及一种多梯度结构增强型圆锥破碎机、多梯度结构增强型圆锥破碎机衬板；此外，本发明还涉及一种多梯度结构增强型圆锥破碎机衬板的设计方法。

背景技术

圆锥破碎机的工作机构是由破碎壁和轧臼壁构成，破碎壁通过其中的主轴偏心安装于轧臼壁中间，且破碎壁可以相对于轧臼壁摆动。破碎壁在摆动过程中，对破碎腔中物料进行破碎，使矿石粒径不断变小，直至将物料破碎至特定粒径以后排出破碎腔。

目前我国的破碎行业所使用的破碎机主要有两类，一类为传统的弹簧式圆锥破碎机，这类破碎机是以动锥获得大位移和大破碎力，对物料进行挤压破碎。因动锥的转速较低，破碎腔形状为常规的倒锥形腔体结构，其破碎效率低；另一类是以三特维克和美卓为代表的国外进口破碎机，这类破碎机的专辑容量大，动锥的转速高，且采用层压破碎几何腔型结构，其破碎效率相对较高，但衬板磨损过快，设备运行成本大幅上升。

圆锥破碎机的破碎产能和排料粒度与破碎腔型几何结构、破碎壁和轧臼壁的几何结构密切相关；破碎腔型形状在前期与后期的一致性，破碎壁和轧臼壁使用寿命的长短，与破碎腔型结构、衬板几何结构及其衬板材料成分有关。

目前，圆锥破碎腔型主要根据粗碎、中碎和细碎的进料粒度和破碎比，且啮角不超过25°等条件，设计衬板工作面形状单一的V字形破碎腔；矿石在这种破碎腔内的停留时间短，受到的施载方式单一，未能对物料实施选择性破碎；此外，越靠近破碎腔底部，其破碎负荷越大，衬板的磨损也越快；因此，在目前衬板材料采用单一的高锰钢合金材料的情况下，在衬板使用的前期和后期，破碎腔形状将发生快速变化。

与本技术有关的专利主要有：

一种破碎机镶齿衬板(CN02267731.3)公开了由相互独立结构的衬板机体和破碎齿组成，在衬板机体的内壁设有凹槽，在破碎齿后部设有凸槽，将破碎齿的凸槽装配在衬板机体的凹槽中形成镶嵌式衬板。这种结构衬板的机体部分可以反复使用，在需更换磨损以后的破碎齿，即可成为一副新衬板。但采用这种镶齿式结构的衬板，需要足够的衬板厚度。否则，镶齿式后衬板的强度难于满足破碎工况要求。

圆锥破碎机衬板结构(CN201220695220.7)公开了一种定锥衬板、动锥衬板结构与破碎腔结构；定锥衬板套设在动锥衬板外部，定锥衬板与动锥衬板之间形成破碎腔，定锥衬板内壁上设有环形凹槽，动锥衬板出料端设有外倒角；定锥衬板内表面与环形凹槽形成的外形线为恒定曲线，衬板磨损均匀，即使衬板磨损后，仍能保持破碎腔的腔型不变。该专利仅给出了衬板和破碎腔型结构特点，而未给出其衬板和破碎腔结构以及耐磨寿命的设计方法；此外，采用单一材料结构的衬板，在磨损一定时间后，底部破碎腔和平行区形状的变化较大。

圆锥破碎机复合衬板(CN201420128037.8)公开了一种由多金属材料复合而成的定锥衬板体和动锥衬板技术。在定锥衬板体和动锥衬板体工作面上易磨损部位浇铸合金条(即动锥衬板体的外壁上浇铸有合金条A，定锥衬板体的内壁上浇铸合金条B)，以增加衬板的耐磨性能，延长衬板的使用寿命。但未涉及到如何从优化合金条的布置方法，使破碎腔的形状保持不变；也没有涉及如何从优化破碎腔结构，提高破碎效能等方面的内容。

激光点阵式熔凝强化圆锥破碎机轧臼壁和破碎壁的方法(CN 201510272771.0)公开了破碎机工作表面激光强化处理技术。它主要是采用气动喷枪对圆锥破碎机轧臼壁和破碎壁进行喷涂预处理涂料和采用激光加工***进行激光扫描预处理，以气动喷枪在预处理后的工作带基材上喷涂吸光涂料，采用气动喷枪在经激光预处理后的轧臼壁和破碎壁工作带基材上喷涂吸光涂料，并采用大功率固态激光加工***进行激光点阵式熔凝扫描处理后，形成激光熔凝强化点。从而有效的避免局部受冲击产生裂纹的问题，提高了圆锥破碎机轧臼壁和破碎壁的寿命。采用该专利技术只在衬板的工作表面形成直径3mm、深度2.5～3.5mm的强化点，这种小区域的强化点难于长期适应高硬度、高韧性，自锐性强的矿石破碎；这种表面激光强化加工要求高，其适应范围受限；此外，还存在与专利(CN201410308498.8)的相同问题。

一种圆锥破碎机用耐磨衬板(CN201510726850.4)公开了一种通过优化圆锥破碎机衬板材料成分涉及方法，使各元素的配比更加合理，且各元素协同作用，使衬板硬度高，韧性好，抗冲击耐磨，且采用中频电炉熔炼和合适的热处理工艺也大幅度的增强了其耐磨性，其使用寿命比普通钢铁耐磨材料提高2-3倍，适用于大中型圆锥破碎机的工作需要。但该专利技术存在与专利(CN201220695220.7)、专利(CN201410308498.8)的相同问题。

陶瓷复合圆锥破碎机衬板(CN 201621380419.5)公开了一种包括轧臼壁、破碎壁和陶瓷块，在轧臼壁的内表面和破碎壁的外表面，均镶铸陶瓷块；且陶瓷块与轧臼壁、破碎壁采用冶金结合。将陶瓷镶铸在衬板的锰钢母材中，可以提高衬板的耐磨性，延长衬板使用寿命。但因陶瓷为脆性材料，难于承受大的破碎冲击力；同时，该专利技术存在与专利(CN201220695220.7)和专利(CN201410308 498.8)的相同问题。

以上与本发明有关的专利技术，仅是通过简单的合金镶铸，提高衬板的使用寿命，既未考虑通过多梯度层压破碎腔型结构设计，提高破碎效率的问题，也没有考虑通过采用不同形状和尺寸，不同镶铸密度的多梯度抗磨设计，解决破碎腔不同高度位置的衬板磨损不均匀，导致破碎腔结构发生变化，以及破碎产品质量逐渐变差等问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种有不同镶铸密度、不同布置形式以及不同形状镶铸合金的多梯度结构增强型圆锥破碎机及其衬板的设计方法，在延长衬板使用寿命的同时，提高破碎效率。

本发明方案如下：

一种多梯度结构增强型圆锥破碎机，包括：

动锥和环绕该动锥设置的定锥，该定锥与所述动锥之间的径向空间形成为破碎腔，其中，所述定锥和所述动锥彼此相对的表面上分别对应设置有定锥衬板和动锥衬板；

该定锥衬板和动锥衬板的朝向所述破碎腔的工作面上设有多组镶铸合金，且沿进料口向出料口方向，所述镶铸合金的分布密度、外露表面最大尺寸、形状中的至少一者不同。

优选地，所述定锥衬板和动锥衬板的工作面分别为环绕所述动锥的转动轴线的台阶曲面，且该台阶曲面的母线包括多个折线段，以使得所述破碎腔形成为包括多级子破碎腔，所述多级子破碎腔包括上部子破碎腔、中部子破碎腔和下部子破碎腔。

优选地，所述上部子破碎腔对应的定锥衬板和动锥衬板的锥面母线成啮角α₃，中部子破碎腔对应的定锥衬板和动锥衬板的锥面母线成啮角α₂，下部子破碎腔对应的定锥衬板和动锥衬板的锥面母线成啮角α₁，且α₂＞α₃＞β₁。

优选地，α₁＝0.5α₃～0.8α₃，α₂＝0.8α₃～1.5α₃。

所述破碎腔的靠近所述出料口的部分形成为平行子破碎腔，所述定锥衬板和动锥衬板在该平行子破碎腔区域的彼此相对的工作面具有彼此平行的母线。

优选地，所述上部子破碎腔的镶铸合金具有长宽比为3:1～5:1的椭圆形或长方形横截面，且该横截面的长度不超过50mm；并且/或者，

所述中部子破碎腔的镶铸合金具有直径不超过40mm的圆形截面，或具有长宽比为3:1～4:1的椭圆形横截面，且该横截面的长度不超过40mm；并且/或者，

所述下部子破碎腔的镶铸合金具有直径不超过30mm的圆形截面；并且/或者，

所述平行子破碎腔的镶铸合金具有直径不超过20mm的圆形截面。

优选地，该多梯度结构增强型圆锥破碎机衬板的工作面上设有多组镶铸合金，且该镶铸合金的分布密度、外露表面最大尺寸、形状中的至少一者不同。

一种多梯度结构增强型圆锥破碎机衬板的设计方法，该设计方法包括以下步骤：

S1.建立破碎腔几何模型、物料破碎函数和物料颗粒模型，模拟物料破碎过程，以确定物料破碎过程中的粒级分布差异和/或衬板的磨损特征曲线；

S2.根据粒级分布差异和/或衬板的磨损特征曲线，在衬板的工作面上设置多组镶铸合金，且该镶铸合金的分布密度、外露表面最大尺寸、形状中的至少一者不同。

具体地，在步骤S2中，根据粒级分布差异和/或衬板的磨损特征曲线将衬板的工作面分组为分别对应上部子破碎腔、中部子破碎腔和下部子破碎腔的多个区域，并包括以下子步骤：

S21.根据物料特性、碎前与碎后粒级，设定最大啮角α_max；

S22.根据粗碎、中碎和细碎工况，分别确定对应的最大充填密度γ_max；

S23.使各子破碎腔的啮角α_j不超过最大啮角α_max，并使得上部子破碎腔、中部子破碎腔和下部子破碎腔的啮角α₃、α₂、α₁满足α₂＞α₃＞α₁。

具体地，在步骤S1中，根据如下子步骤确定物料破碎过程中的粒级分布差异：

设置动锥的工作参数，通过ADAMS和EDEM耦合模拟物料破碎过程，找出物料在破碎腔中沿高度方向的粒级分布情况。

该多梯度结构增强型圆锥破碎机衬板的设计方法是采用磨损动力学方法确定破碎过程中物料对衬板因挤压所产生的磨损量，利用多刚体动力学和散体力学模拟物料破碎过程，确定破碎腔中物料的粒级分布情况；

该多梯度结构增强型圆锥破碎机衬板的合金镶铸密度是根据衬板的磨损特征曲线以及物料在破碎腔内的粒径分布情况，分别确定衬板不同高度位置镶铸合金的形状、尺寸及其分布形式；

采用这种多梯度结构增强型圆锥破碎机衬板，不仅能够延长衬板使用寿命，使破碎腔型结构长期保持一致性，而且还使物料获得多样化的破碎方式，均化排料粒级，提高破碎效能。

优选地，所述定锥衬板、动锥衬板工作表面上的镶铸合金、镶铸密度的设计方法包括以下步骤：

第一步是根据磨损动力学方法，分析衬板在破碎过程中产生的磨损量情况；

所述定锥衬板和动锥衬板的磨损量的计算方法包括：

S31.根据破碎圆锥的章动角和结构参数，破碎腔啮角的取值范围等，计算物料在破碎过程中处于第i个截面时的变形量；

S32.根据物料的特性参数(如弹性模量，抗压强度，松散系数)，计算物料在破碎过程中处于特定截面时对应的定锥衬板和动锥衬板的工作面上的应力；

S33.根据破碎腔中特定截面上的物料松散系数、物料的初始变形量和物料夹紧时的变形角，建立破碎腔中第i个截面在单位时间内动锥衬板上动锥每转对应的衬板磨损量模型；

S34.结合破碎腔在高度方向的破碎负荷分布，分别确定动锥衬板和定锥衬板工作表面的磨损量，确定定锥衬板和动锥衬板的磨损特征曲线。

第二步是利用多刚体动力学和散体力学模拟物料破碎过程，确定破碎腔中物料的粒级分布情况；

优选地，所述破碎腔中物料的粒级分布分析方法包括：

S41.根据破碎腔的几何结构参数，建立破碎腔三维几何模型；

S42.根据碎前、碎后粒度分布建立物料的破碎函数和颗粒模型；

S43.通过ADAMS和EDEM耦合，建立物料破碎模型；

S44.结合动锥的工作参数和物料破碎函数，模拟物料破碎过程，找出物料在破碎腔沿高度方向的粒级分布情况。

第三步是合金镶铸密度设计；

优选地，根据衬板的磨损特征曲线以及物料在破碎腔内的粒径分布情况，分别确定上部破碎腔、中部破碎腔、下部破碎腔和平行区对应定锥衬板和动锥衬板位置上的相邻合金镶铸之间的间隙。

第四步是镶铸合金的形状与尺寸的设计；

优选地，所述镶铸合金的形状与尺寸的设计方法包括：

S51.镶铸合金的形状取为圆柱体、椭柱体、长方体；

S52.镶铸合金的横截面尺寸应与物料的碎前、碎后粒度相对应，且沿定锥衬板和动锥衬板自上而下的方向依次减小。

通过上述技术方案，本发明具有以下有益效果：

(1)根据破碎比要求设计啮角由大变小的多级串联式台阶型层压破碎腔，能够使物料在破碎过程中始终处于层压破碎状态，从而提高破碎效能；

(2)结合破碎腔磨损特征和破碎负荷分布，以磨损均等为原则对动锥衬板和定锥衬板进行抗磨设计，在衬板的使用寿命周期内，可以保持破碎腔体形状基本不变，即保持了破碎性能的一致性；

(3)根据物料破碎过程中的粒径变化情况，自上而下沿破碎腔高度方向的层压破碎腔工作面上，镶铸不同形状、结构、尺寸，并使耐磨合金具有不同镶铸密度和布置方式，可以使不同粒径的物料在不同高度位置破碎腔内，均能以明显的挤压、剪切、劈碎和层压破碎等方式得到快速破碎；

(4)由于衬板母材与耐磨合金之间存在抗磨的差异性，耐磨合金之间的母材会出现局部凸点和凹槽，这种局部凸点和凹槽有利于小于凹槽尺寸的物料在腔内的快速流动，这种选择性破碎可以提高破碎产能，均化排料粒级。

附图说明

图1为多梯度结构增强型圆锥破碎机衬板的结构示意图。

图2为本发明中不同部位破碎腔镶铸合金的形状及其布置图。

附图标记说明

1-定锥衬板；2-动锥衬板；31-上部子破碎腔；32-中部子破碎腔；33-下部子破碎腔；4-平行子破碎腔；5-上部子破碎腔镶铸合金；6-中部子破碎腔镶铸合金；7-下部子破碎腔镶铸合金，8-平行子破碎腔镶铸合金。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指参考附图所示的上、下、左、右；“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外。

参照图1和图2所示，本发明第一方面提供了一种多梯度结构增强型圆锥破碎机，包括动锥和环绕该动锥设置的定锥，该定锥与所述动锥之间的径向空间形成为破碎腔，所述定锥和所述动锥彼此相对的表面上分别对应设置有定锥衬板1和动锥衬板2，该定锥衬板1和动锥衬板2的朝向所述破碎腔的工作面上设有多组镶铸合金，且沿进料口向出料口方向，镶铸合金的分布密度、外露表面最大尺寸、形状中的至少一者不同。

定锥衬板1和动锥衬板2的工作面分别为环绕所述动锥的转动轴线的台阶曲面，且该台阶曲面的母线包括多个折线段，以使得所述破碎腔形成为包括多级子破碎腔，所述多级子破碎腔包括上部子破碎腔31、中部子破碎腔32和下部子破碎腔33；

其中，上部子破碎腔31对应的定锥衬板1和动锥衬板2的锥面母线成啮角α₃，中部子破碎腔32对应的定锥衬板1和动锥衬板2的锥面母线成啮角α₂，下部子破碎腔33对应的定锥衬板1和动锥衬板2的锥面母线成啮角α₁，且α₂＞α₃＞α₁。

根据本发明的一种优选实施方式，α₁＝0.5α₃～0.8α₃，α₂＝0.8α₃～1.5α₃，破碎腔的靠近出料口的部分形成为平行子破碎腔4，所述定锥衬板1和动锥衬板2在该平行子破碎腔4区域的彼此相对的工作面具有彼此平行的母线。

特别地，该圆锥式破碎机衬板的工作面上设有多组镶铸合金，且该镶铸合金的分布密度、外露表面最大尺寸、形状中的至少一者不同；

其中，上部子破碎腔镶铸合金5具有长宽比为3:1～5:1的椭圆形或长方形横截面，且该横截面的长度不超过50mm；并且/或者，中部子破碎腔镶铸合金6具有直径不超过40mm的圆形截面，或具有长宽比为3:1～4:1的椭圆形横截面，且该横截面的长度不超过40mm；并且/或者，下部子破碎腔镶铸合金7具有直径不超过30mm的圆形截面；并且/或者，平行子破碎腔镶铸合金8具有直径不超过20mm的圆形截面。

参照图1、图2所示，本发明第二方面提供了一种上述多梯度结构增强型圆锥破碎机衬板的设计方法，其中，根据物料在破碎过程中的粒径变化和层压破碎的形成条件设计各子破碎腔结构；

根据本发明的一种优选实施方式，所述上部子破碎腔31、中部子破碎腔32、下部子破碎腔33的设计步骤如下：

1)针对高硬度、高韧性的金属矿，中(细)圆锥破碎机的破碎比为3～5，直线型破碎腔形状，设定最大啮角α_max≦25°；

2)取上部子破碎腔31和中部子破碎腔32内的最大充填密度γ_max＝0.65～0.8；取下部子破碎腔33内的最大充填密度γ_max＝0.75～0.9；

3)取上部子破碎腔31的的啮角α₃＝17°，取中部子破碎腔32的的啮角α₂＝0.71α₃，则α₂＝24°；取下部子破碎腔33的的啮角α₁＝0.5α₃，则α₁＝12°；

在本发明的一种优选实施方式中，所述定锥衬板1、动锥衬板2的磨损量的计算分析步骤如下：

1)破碎腔横截面j对应的定锥衬板1和动锥衬板2在磨损时间为t时的磨损量为

式中，ε—物料的相对变形；σ_j(ε)—由破碎物料性质和相对变形决定的，在破碎腔横截面j位置对应的衬板表面负荷；n—破碎圆锥的摆动频率；c—与破碎物料和衬板物理机械性能相关的比例系数；t—磨损的时间。

2)破碎时初始厚度为h的物料层被挤压后的变形为

式中，

—破碎圆锥的章动角；θ—变形相角；θ_s—物料夹紧时的变形相角；r_j,z_j—计算截面所在的半径与高度；β—计算截面相对于破碎圆锥在水平方向的夹角；γ_ρ—啮角；ε₀—物料层的初始变形量。

3)物料在破碎过程中受挤压时的应力－应变关系为

式中，σ(ε)—物料所受的表面负荷；

—物料的松散系数；σ₀—初始变形抗力；E—弹形模量。

定锥衬板1和动锥衬板2的磨损量可表示为

根据以上磨损量，可以获得定锥衬板1、动锥衬板2的磨损特征曲线。

具体地，利用多刚体动力学和散体力学模拟分析物料所述破碎腔结构内粒级分布步骤如下：

1)根据破碎腔结构的几何结构参数，建立破碎腔结构的三维几何模型；

2)根据碎前、碎后粒度分布建立物料的破碎函数和颗粒模型；

3)通过ADAMS和EDEM耦合，建立物料破碎模型；

4)结合动锥的工作参数和物料破碎函数，模拟物料破碎过程，找出不同高度破碎腔的粒级分布情况。

参照图2所示，上部子破碎腔镶铸合金5、中部子破碎腔镶铸合金6、下部子破碎腔镶铸合金7和平行子镶铸合金8的分布密度设计方法如下：

1)上部子破碎腔镶铸合金5的间隙，为该破碎腔区域物料平均粒径的1～1.5倍；

2)中部子破碎腔镶铸合金6的间隙，为该破碎腔区域物料平均粒径的1～1.5倍；

3)下部子破碎腔镶铸合金7的间隙，为该破碎腔区域物料平均粒径的1～1.5倍；

4)平行子破碎腔镶铸合金8的间隙，为物料碎后的平均粒径的1～1.5倍。

其中，上部子破碎腔镶铸合金5、中部子破碎腔镶铸合金6、下部子破碎腔镶铸合金7和平行子镶铸合金8的截面形状与尺寸设计方法如下：

1)上部子破碎腔镶铸合金5的长度不超过50mm，长宽比为(3～5):1，横截面形状为椭圆形或长方形；

2)中部子破碎腔镶铸合金6的直径不超过40mm的圆形截面；和/或长度不超过40mm，长宽比为(3～4):1的为椭形截面；

3)下部子破碎腔镶铸合金7的直径不超过30mm的圆形截面；

4)平行子镶铸合金8的直径不超过20mm的圆形截面。

以上结合附图详细描述了本发明实施例的实施方式，以上实施例只是为了说明本发明的技术方案和技术特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容及其实施方法。但是，本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施例的技术构思范围内，可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围，为了避免不必要的重复，本发明实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。

Claims (7)

1.一种多梯度结构增强型圆锥破碎机，包括动锥和环绕该动锥设置的定锥，该定锥与所述动锥之间的径向空间形成为破碎腔，其特征在于，所述定锥和所述动锥彼此相对的表面上分别对应设置有定锥衬板和动锥衬板，该定锥衬板和动锥衬板的朝向所述破碎腔的工作面上设有多组镶铸合金，且沿进料口向出料口方向，所述镶铸合金的分布密度、外露表面最大尺寸、形状中的至少一者不同；

所述定锥衬板和动锥衬板的工作面分别为环绕所述动锥的转动轴线的台阶曲面，且该台阶曲面的母线包括多个折线段，以使得所述破碎腔形成为包括多级子破碎腔；

所述多级子破碎腔包括上部子破碎腔、中部子破碎腔和下部子破碎腔；

其中，所述上部子破碎腔对应的定锥衬板和动锥衬板的锥面母线成啮角α₃，中部子破碎腔对应的定锥衬板和动锥衬板的锥面母线成啮角α₂，下部子破碎腔对应的定锥衬板和动锥衬板的锥面母线成啮角α₁，且α₂>α₃>α₁。

2.根据权利要求1所述的多梯度结构增强型圆锥破碎机，其特征在于，α₁＝0.5α₃～0.8α₃，α₂＝0.8α₃～1.5α₃。

3.根据权利要求1所述的多梯度结构增强型圆锥破碎机，其特征在于，所述破碎腔的靠近所述出料口的部分形成为平行子破碎腔，所述定锥衬板和动锥衬板在该平行子破碎腔区域的彼此相对的工作面具有彼此平行的母线。

4.根据权利要求3所述的多梯度结构增强型圆锥破碎机，其特征在于，

所述上部子破碎腔镶铸合金具有长宽比为3:1～5:1的椭圆形或长方形横截面，且该横截面的长度不超过50mm；并且/或者，

所述中部子破碎腔镶铸合金具有直径不超过40mm的圆形截面，或具有长宽比为3:1～4:1的椭圆形横截面，且该横截面的长度不超过40mm；并且/或者，

所述下部子破碎腔镶铸合金具有直径不超过30mm的圆形截面；并且/或者，

所述平行子破碎腔镶铸合金具有直径不超过20mm的圆形截面。

5.一种多梯度结构增强型圆锥破碎机衬板的设计方法，其特征在于，包括：

S1.建立破碎腔几何模型、物料破碎函数和物料颗粒模型，模拟物料破碎过程，以确定物料破碎过程中的粒级分布差异和/或衬板的磨损特征曲线；

S2.根据粒级分布差异和/或衬板的磨损特征曲线，在衬板的工作面上设置多组镶铸合金，且该镶铸合金的分布密度、外露表面最大尺寸、形状中的至少一者不同。

6.根据权利要求5所述的多梯度结构增强型圆锥破碎机衬板的设计方法，其特征在于，在步骤S2中，根据粒级分布差异和/或衬板的磨损特征曲线将衬板的工作面分组为分别对应上部子破碎腔、中部子破碎腔和下部子破碎腔的多个区域，并包括以下子步骤：

S21.根据物料特性、碎前与碎后粒级，设定最大啮角α_max；

S22.根据粗碎、中碎和细碎工况，分别确定对应的最大充填密度γ_max；

S23.使各子破碎腔的啮角α_j不超过最大啮角α_max，并使得上部子破碎腔、中部子破碎腔和下部子破碎腔的啮角α₃、α₂、α₁满足α₂>α₃>α₁。

7.根据权利要求5所述的多梯度结构增强型圆锥破碎机衬板的设计方法，其中，在步骤S1中，根据如下子步骤确定物料破碎过程中的粒级分布差异：

设置动锥的工作参数，通过ADAMS和EDEM耦合模拟物料破碎过程，找出物料在破碎腔中沿高度方向的粒级分布情况。

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