惯性圆锥破碎机是一种基于层压破碎原理的破碎设备,凭借着先进的作业机理实现了低能耗、高质量及高生产率等新破碎工艺要求,得到越来越广泛的应用。然而,由于缺乏破碎机的质径积、转速等工作参数与破碎能耗和生产率等指标间数学模型的相关研究,使惯性圆锥破碎机无法保持最佳的工作状态。因此,对散体物料破碎机理和惯性圆锥破碎机作业过程进行深入研究,建立相关工作参数与产品粒度、破碎能耗以及生产率间数学模型具有切实的理论意义和经济价值。通过层压破碎试验得到了散体物料的挤压破碎力与压缩比、粒度分布系数之间的函数关系。结合层压破碎机理和腔内散体物料运动特性,通过对惯性圆锥破碎机的动锥和物料颗粒进行动力学分析,提出一种惯性圆锥破碎机破碎层划分方法。基于各个破碎层内物料压缩状态以及粒度分布情况,建立质径积、主轴转速与产品粒度、腔内破碎力、破碎能耗及生产率间的数学模型,为惯性圆锥破碎机的性能优化提供理论基础。通过案例分析,求解在物料给定条件下GYP1200惯性圆锥破碎机破碎腔内破碎力和破碎能耗,探讨了相关工作参数对破碎能耗的影响,得到转速和破碎能耗之间的函数关系。对惯性圆锥破碎机主要部件进行运动学和动力学分析,并结合破碎层划分方法和层压破碎模型,建立了破碎机产品粒度与带轮输入转速和激振器质径积的计算模型。基于MATLAB数学工具建立GYP1200惯性圆锥破碎机作业过程的数值仿真,以破碎机生产率和能耗为优化目标函数,对主轴转速和质径积进行优化。