中國報告大廳網訊，在2025年，塑料循環經濟的快速發展推動塑料破碎機行業持續升級，設備對機械傳動系統的性能要求愈發嚴苛。塑料破碎機作為塑料回收流程中的核心設備，常面臨衝擊載荷大、傳動距離遠、傳動功率高的工況，因此普遍採用 V 帶實現驅動電機與剪切刀盤間的機械傳動。當前，塑料破碎機產品更新換代節奏加快，在保證傳動系統承載能力的基礎上，實現機械結構緊湊化成為行業技術發展的重要方向，這就需要在 V 帶傳動設計中減小帶輪尺寸、縮短傳動中心距並減少傳動帶根數，而這一需求恰好屬於機械設計領域的多目標優化問題，相關技術研究對提升塑料破碎機整體性能具有重要意義。以下是2025年塑料破碎機行業技術分析。
《2025-2030年中國塑料破碎機行業市場分析及發展前景預測報告》指出，已知塑料破碎機配套的三相交流異步電動機額定功率為 11kW，電機額定轉速為 1450rpm，採用普通 A 型 V 帶傳動，要求減速傳動後的剪切刀盤轉速不超過 500rpm，據此選擇傳動比為3。
Matlab 軟體的優化工具箱可求解兩類多目標優化問題，分別是目標達到問題和最小最大問題，對應的優化函數為 fgoalattain 和 fminimax。其中，fgoalattain 函數需要給出各分目標期望值，並根據分目標期望值定義各分目標的權重;fminimax 函數無需給出分目標期望值，且將各分目標的權重視為相等，在疊代過程中使各分目標函數值的最大值逐次減小。
根據塑料破碎機 V 帶傳動的設計要求，確定分目標的期望值：小帶輪直徑期望值為 160mm，帶輪中心距期望值為 600mm，傳動帶根數期望值為 4 根，即 goal = [160, 600, 4]。根據 V 帶設計規範，確定設計變量的邊界條件：小帶輪直徑 x₁的取值範圍為 75mm ≤ x₁ ≤ 450mm，V 帶基準長度 x₂的取值範圍為 800mm ≤ x₂ ≤ 6300mm。根據帶輪設計規範，確定塑料破碎機 V 帶傳動的最大帶速 vmax 為 25m/s，小帶輪最小包角 αmin 為 120°。
由數據可知，在塑料破碎機 V 帶傳動多目標優化結果中，小帶輪直徑與傳動帶根數屬於過達到，帶輪中心距屬於欠達到，從數值層面來看，達到率處於較好水平。
求解得到的小輪基準直徑為 178.62mm，圓整後為 180mm;V 帶基準長度為 2240.6mm，圓整後為 2240mm;帶輪中心距為 529mm;傳動帶根數圓整後為 4 根。根據圓整後的小輪基準直徑，計算得到大輪基準直徑(圓整後)為 530mm，同時計算得出小輪包角為 141°，帶速為 14m/s。
對優化結果進行驗證：優化設計後的塑料破碎機 V 帶傳動比為 2.944，剪切刀盤的轉速為 492rpm，不超過設計要求的 500rpm;小帶輪包角為 141°，大於最小包角 120°;帶速為 14m/s，小於最大帶速 25m/s，各項指標均符合塑料破碎機 V 帶傳動的設計要求。
本文圍繞塑料破碎機 V 帶傳動的多目標優化設計展開研究，結合2025年塑料破碎機行業技術發展對設備結構緊湊化的需求，以減小帶輪尺寸、縮短傳動中心距和減少傳動帶根數為目標，運用 Matlab 軟體的 fgoalattain 多目標優化函數，構建了以小帶輪直徑和 V 帶基準長度為設計變量的多目標優化模型。通過明確主要參數計算方法、優化函數特性、模型構建細節，並結合具體計算案例進行求解與驗證，最終得到了符合設計要求的最優解。
計算案例結果顯示，優化後的塑料破碎機 V 帶傳動在小帶輪直徑、帶輪中心距、傳動帶根數等關鍵指標上均達到預期效果，且剪切刀盤轉速、小帶輪包角、帶速等性能參數均滿足設計規範。該研究過程中保留的所有數據，以及構建的多目標優化模型和基於 Matlab 的實現方法，能夠為塑料破碎機 V 帶傳動系統的多目標優化設計提供切實可行的工程參考，同時也為行業內同類設備的傳動系統優化提供了技術思路，有助於推動塑料破碎機行業整體性能的提升和行業技術的進一步發展。
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