颤振球磨机的介质碰撞能量与粉碎性能研究

摘要

传统球磨机的机理研究无法完成提高粉碎效率的突破性成果，寻求新的筒体运动模式成为了较好的突破点。本文研究的颤振球磨机，通过筒体的多元耦合运动来增强冲击研磨作用，延长单位周期内粉体研磨做功时间。
　　 本文首先在颤振球磨机介质碰撞破碎原理与颗粒破碎机理理论研究的基础上，改进了料层冲击粉碎试验，并论证了它的合理性。然后通过最佳介质碰撞能量范围及破碎率问题的理论研究，论证了利用落球粉碎试验获得的最佳介质碰撞能量（法向）范围和离散元仿真获得的能量耗散率曲线来研究颤振球磨机粉碎性能的可行性。设计制作了料层冲击实验装置，对特定粒度的建筑用砂进行落球粉碎试验，分析得到了最佳介质碰撞能量范围。最后以(ψ)600×900mm试验样机为原型，建立了颤振球磨机离散元模型，通过不同振动幅度和振动频率下的介质运动仿真，获得了所有碰撞的碰撞能量。
　　 统计分析结果表明，振动幅度越大，法向碰撞能量越大，即越适合于粉碎最佳介质碰撞能量大的物料;振动频率对粉碎性能的影响相对较小，频率大于10Hz后碰撞能量几乎没有变化。以落球粉碎试验获得的0.01～0.1J最佳介质碰撞能量范围为例，得到了粉碎该物料的最佳激振参数。
　　 本文的研究，对探索颤振球磨机不同运动驱动下的粉碎机理具有一定的参考价值，为激振参数的选取提供了新的方法。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 颤振球磨机概述

1．2．1 球磨机的主要运动模式

1．2．2 耦合颤振的球磨机

1．3 球磨介质运动与碰撞特性研究现状

1．3．1 介质运动实验研究

1．3．2 介质运动离散元仿真研究

1．3．3 介质碰撞特性研究

1．4 课题主要研究内容

第2章 颤振球磨机介质运动与碰撞破碎

2．1 颤振球磨机介质运动的影响因素

2．1．1 介质运动形态

2．1．2 影响介质运动的主要因素

2．1．3 激振参数对介质运动的影响

2．2 物料破碎机理与介质碰撞破碎

2．2．1 材料强度理论与粉碎能耗

2．2．2 颤振球磨机颗粒破碎方式的选择

2．2．3 料层冲击粉碎

2．3 本章小结

第3章 颤振球磨机冲击研磨作用与最佳介质碰撞能量

3．1 简体耦合颤振下碰撞能量与冲击研磨作用关系

3．1．1 介质与物料的作用方式

3．1．2 离散元中的碰撞能量

3．1．3 筒体耦合颤振下冲击研磨作用分析

3．2 最佳介质碰撞能量与颤振球磨机粉碎性能的关系

3．2．1 最佳介质碰撞能量范围

3．2．2 颤振球磨机的粉碎性能分析方法

3．3 本章小结

第4章 颤振球磨机粉碎性能及激振参数优化研究

4．1 颤振球磨机离散元模型的建立

4．1．1 颤振球磨机规格参数及离散元模型参数的确定

4．1．2 颤振球磨机离散元模型生成

4．1．3 缩短筒体轴向尺寸对仿真结果的影响分析

4．2 振动幅度对粉碎性能的影响研究

4．2．1 不同振动幅度下介质运动仿真试验

4．2．2 振动幅度对介质运动轨迹的影响

4．2．3 振动幅度对介质碰撞能量分布的影响

4．3 振动频率对粉碎性能的影响

4．4 颤振球磨机激振参数优化

4．5 本章小结

第5章 最佳介质碰撞能量实验研究

5．1 落球粉碎实验装置的设计及制作

5．2 落球粉碎实验设计

5．3 落球粉碎实验数据分析

5．3．1 破碎质量

5．3．2 破碎后物料粒度分布情况

5．3．3 待磨物料的最佳介质碰撞能量范围

5．4 本章小结

第6章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间参加的科研项目和成果