圆锥破碎机是破碎中等及以上硬度物料的主要设备,具有破碎比大、产量高、能耗低等优点。但随着现在用户对破碎产品质量的要求越来越高,其破碎产品的粒度和粒形有待更进一步的改善。因此本文以提高破碎产品的产量、提高标定排料粒度和降低针片率为主要目标来优化圆锥破碎机的破碎性能。首先根据圆锥破碎机的工作原理及物料在破碎腔内的运动特性,分析物料在破碎腔内的三种运动状态,然后求出物料在破碎腔中作自由落体时动锥的临界转速,最后结合堵塞层截面物料的速度分布建立圆锥破碎机的产量模型。基于层压破碎理论,利用岩石力学试验系统对物料的层压破碎过程进行试验,并用最小二乘法对试验数据进行拟合分析,建立以压缩比和粒径为参数的新标定排料粒度模型和针片率模型。为了验证这两个新模型的准确性,将GP300圆锥破碎机实际破碎产品的粒度和粒形分布与试验结果进行对比分析,验证这两个模型的可行性和可靠性,实现对破碎产品粒度和粒形的预测及控制。基于以上三个模型,建立以圆锥破碎机的产量、标定排料粒度、破碎产品的针片率为目标函数的多目标优化模型,用主要目标法将此多目标优化模型转换为以破碎产品的针片率为主要目标函数、以产量和标定排料粒度为约束条件的单目标优化模型。为验证此单目标模型的准确性,以GP300圆锥破碎机为优化对象,利用随机方向法求解该模型的最优解,将此最优解与GP300圆锥破碎机优化前参数进行对比表明,该多目标优化模型和计算方法是可行的,为圆锥破碎机破碎性能的优化提供一定的理论基础。