专题讲座：破碎机的物料粉碎系统

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摘要：本节我们主要讲述破碎机的两个粉碎系统特点：破碎机的非线性作用机制及系统的涨落导致有序。

这节我们主要讲述破碎机的的非线性作用机制与涨落导致有序。

1.破碎机的非线性作用机制

所谓非线性系统，主要指广义流和广义力之间为非线性关系。颚式破碎机在进行物料粉碎时，不论是外界对物料的作用还是物料颗粒之间的相互作用，显然都是非线性的。

对于颚式破碎机，在物料粉碎过程中系统的广义力主要是动颚对物料的破碎力，其广义流则主要是破碎腔中物料的流动。广义力和位移之间的关系是非线性的，而位移的大小又直接决定着破碎腔中物料的流动。在系统内部，物料颗粒之间也存在着类似的关系。这就是说无论在系统内部还是在系统与环境之间都存在着非线性作用机制。

2.涨落导致有序

涨落的存在是一切实际系统的固有特性。按尺度差别，涨落可分为小涨落、大涨落和巨涨落。由于条件变化，涨落可以放大，也可以衰减。涨落是对稳定性的挑战。不同的涨落对系统的影响和作用是不同的。

平衡态附近只能产生小涨落，它们是对均值的一种小的扰动或修正。当系统偏离平衡态但仍处于线性区时，最小熵产生原理保证系统具有使涨落衰减的机制。而在远离平衡态时，涨落不可能被衰减，而会放大到与均值相同的数量级。

涨落描述的是系统组分之间的一种相关运动，涨落的尺度就是相关的尺度。不同涨落描述的不同关联方式既相互竞争，又同原来的结构竞争。当涨落较小时，它会随机生灭，不同涨落之间联系微弱，不能形成宏观尺度上的关联。一旦控制参数逼近临界值，情况就将发生根本变化，关联尺度迅速增大，系统组分之间建立起联系，涨落急剧放大，不同涨落之间联系强化，就会形成宏观尺度上的巨涨落。

对于颚式破碎机，动颚对物料系统周期性的作用，是导致系统出现涨落的直接原因。当工作行程即将开始时，破碎腔内充满了相对松散的物料，物料系统处于平衡状态。工作行程一开始，平衡即被打破，随着动颚行程的增大，物料系统内的应力不断提高。而当物料颗粒之间发生错动时，应力将会在短时间内下降。这就是发生在平衡态附近线性区内的小涨落。当动颚行程进一步增大时，系统内的应力进一步增大，系统内部分颗粒首先出现裂纹或塑性变形，系统内的应力将出现较大的波动，可以将其视为较大的涨落，随着动颚行程的再增大，子系统之间的关联尺寸亦迅速增大，相干作用不断增强。当动颚行程达到某一临界值时，系统内的应力达到最大，超过临界后，系统内多数物料颗粒被粉碎，应力随之迅速下降，这就是一种巨涨落。正是这种巨涨落，使系统内的物料从粒级比较杂乱的无序状态，达到粒级为一定的有序状态。

综上所述，以颚式破碎机为例的物料系统是开放系统，满足远离平衡态、内部主要作用机制为非线性、涨落导致有序等条件，因而在粉碎过程中形成耗散结构。

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