导读:破碎机构尺寸参数的优化可以归结为求9个设计变量，38个不等式约束的单目标函数非线性规划问题minf(X)=Fstgi(x)≤0(1,2,3,…
在石料生产线中，破碎机是其主要的组成部分，因此对破碎机的研究有助于石料生产线整体效率的提升，矿机针对破碎机的一系列性能进行改进优化工作，下面介绍石料生产线破碎机的优化方法及结果。
根据石料生产线中破碎机机构尺寸参数的优化可以归结为一个有约束的非线性规划问题。
将建立的约束条件整理为标准形式得：gi(x)≤0,i=1,2,……,mm=2n 20式中：n-设计变量。
破碎机构尺寸参数的优化可以归结为求9个设计变量，38个不等式约束的单目标函数非线性规划问题minf(X)=Fstgi(x)≤0(1,2,3,……,38)运用Matlab优化工具箱中的SQP算法，进行非线性多变量约束优化问题的求解，可以通过直接调用fmineon函数来实现。
fmincon函数的调用格式为：[x,fval,exitflag]=fmincos(@fun,xo,A,b,Aep,lb,ub,nonlcon,options,P1,P2,……)应用Maflab优化工具箱进行石料生产线的破碎机机构参数优化的结果，根据研究分别计算破碎机机构参数优化前后的轨迹性能值及生产能力等性能指标，计算机结果对比，破碎机生产能力的计算公式为：Q=30nLSm(2b-Sm)μ/tanα。
式中：Q-生产能力(m3/h)；n-主轴转速(r/min)；L-给料口长度(m)；b-排料口宽度(m)；α-破碎腔平均啮角(°)；Sm-动颚排料口的水平行程(m);μ-压缩破碎物料的填充度，μ=0.65-0.75.。
矿机生产的颚式破碎机具有破碎比大、产品粒度均匀、结构简单、工作可靠、维修简便、运营费用经济等特点，在砂石生产线中广泛应用。
根据以上的佳优化结果，替换APDL有限元分析程序中机架各墙板的尺寸参数，对机架进行重新建模和有限元分析，有利于在砂石生产线中的优势明显。
1、应力结果分析应力分布的颜色变化可以看出，两种破碎物料下，砂石生产线中颚破机机架各墙板都在材料许用应力的范围内各尽其能，发挥了大功效，尤其是下机架的侧墙部分，较大应力的分布面积增加，应力分布比较均匀。
总的看来，优化结果使颚式破碎机机架上的应力整体减小，使得机架满足了破碎机破碎较硬矿石时的强度要求。
2、位移结果分析颚式破碎机机架的大变形位置及变形量都有所改变。
σB=117MPa时，大变形位置发生在下机架前墙中间的上部和摇杆轴承座的上部；砂石生产线前墙厚度的减小使得大变形量增加了0.06904mm。
砂石生产线设备不同网格精度下的结果比较与分析。
σB=250MPa时，前墙厚度的增加使得大变形位置由前墙转移到了摇杆轴承座的上部。
两种情况下，颚式破碎机下机架侧墙都有一定程度的减薄，这使得侧墙的变形较之优化前明显增大，尤其在摇杆轴承座附近，侧墙的变形较为明显。
佳优化结果使砂石生产线颚破机机架上应力集中位置的移动及各墙板厚度的改变，导致应力集中系数稍有增加；但同时也使颚式破碎机机架重量减轻且满足了砂石生产线安全工作时的强度要求，这相对优化前而言，是很大的改善。
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ANSYS软件的优化模块(/OPT)是集成于ANSYS软件包之中的，它必须和参数化设计语占完全集合在一起工作才能发挥ANSYS优化设计的功能，APDL的利用是优化设计的一个核心步骤。
在ANSYS软件中，凡是能够用参数化表示的ANSYS选项均可进行优化设计。
对砂石生产线的优化很有帮助。
在ANSYS的优化设计中包括的基本定义有：设计变量、状态变量、目标函数、合理不合理的设计、分析文件、迭代、循环、设计序列等。
ANSYS提供了两种优化方法，即零阶方法(zero-order method)和一阶方法(first-order method)。
零阶方法因只用它的因变量而不用它的偏导数而得名，采用所有因变量(状态变量和目标函数)的逼近，可以有效的处理绝大多数的工程问题。
该方法将约束的优化问题转换为非约束的优化问题。
由于目标函数和状态变量都是采用逼近的，因而优化设计和逼近数值具有同样的精确度。
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砂石生产线目标函数的确定及约束条件。
与零阶方法相比，一阶方法使用偏导数，计算量大，耗费机时较多，计算精度高但不能保证得到佳求解，因为该方法可能在不合理的序列上收敛，容易获得局部小值，而且目标函数允差过紧会引起迭代次数过多。
对于零阶方法和一阶方法，ANSYS程序提供了一系列的分析-评估-修正循环过程，即对于初始设计进行分析，对设计结果就设计要求进行评估，然后修正设计，如此循环下去，直到所有的设计要求都得到满足为止。
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综合对比以上两种优化方法的特点，并针对砂石生产线中双腔颚式破碎机机架的结构特征，我们在此将采用零阶方法进行机架结构参数的优化，计算量少，循环次数少(一旦得到佳解即停止计算)，容易得到收敛的佳解。
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