破碎机作为矿物破碎的主要设备,广泛应用于选矿行业。在世界范围内能源紧缺和矿石品位日趋贫化的背景下,提高破碎机的工作效率,降低破碎能耗将是当前面临的主要问题。因此,开展针对破碎机破碎性能的研究,对实现破碎机的高效、节能和环保具有重要意义。本文以课题组自行研制的振动慢剪破碎机为研究对象,采用理论分析、数值模拟和试验研究相结合的方法完成以下工作:基于离散元法并结合矿石破碎实验,构建了符合矿石破碎特性的多尺度内聚矿石颗粒模型;利用已构建的矿石颗粒模型建立起振动慢剪破碎机仿真模型,并对破碎机破碎过程进行了可视化分析;根据单因素试验法探讨了各破碎参数对破碎机破碎性能的影响规律;利用响应曲面法建立破碎机破碎性能预测模型,并对预测模型进行了寻优和验证。论文主要研究结论如下:(1)在单颗粒矿石挤压破碎实验的基础上,采用离散单元法从矿石几何结构多尺度和力学特性多尺度的角度出发,完成了既符合矿石碎后粒度分布又符合矿石破碎力学特性的单颗粒矿石模型构建及矿石颗粒群生成;利用已建立的矿石颗粒模型对矿石破碎的细观机理分析表明:大量细观强力链的断裂是矿石宏观裂纹的细观表现,细观强力链数目直接决定矿石抵抗破坏的能力。(2)开展破碎参数对振动慢剪破碎机破碎性能影响的实验研究,通过对振动慢剪破碎机结构及工作原理分析,确定外锥转速、内锥振幅、内锥振动频率、破碎机排料口间隙、矿石给料速度为影响破碎机破碎性能的主要破碎参数;以-6mm矿石产率和机械能耗作为破碎性能评价指标,实验分析得出各破碎参数对破碎机破碎性能影响的主次程度。(3)利用EDEM与ADAMS联合仿真,建立振动慢剪破碎机仿真模型,对破碎机破碎过程进行可视化分析,通过单因素试验法探讨了各破碎参数对-6mm矿石产率和机械能耗的影响规律。(4)以外锥转速、内锥振幅、内锥振动频率、破碎机排料口间隙、矿石给料速度为回归参数,采用响应曲面法建立了-6mm矿石产率和机械能耗的多元回归预测模型,并利用预测模型对破碎机破碎性能进行寻优,经过对寻优结果的预测值、试验值、仿真值三者对比验证,结果表明预测模型可靠。综上所述,本研究为振动慢剪破碎机破碎性能优化分析奠定了理论基础,也为振动慢剪破碎机及其他破碎设备的节能降耗提供了一定现实指导意义。