双变激振振动磨运动特性分析及性能参数优化研究

发布时间：2017-03-26 02:12

  本文关键词：双变激振振动磨运动特性分析及性能参数优化研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：振动磨是机械法制粉体颗粒的常用设备,具有结构简单、操作容易、能耗低、产量高的优点,尤其适用于石墨、化工、矿山、陶瓷等行业,已经在国内外的超微粉体制备中得到广泛应用。振动磨工作时由振动电机带动磨机机体以一定的振动频率和振振动,从而使得磨机碎磨腔内磨介对物料进行冲击、摩擦及剪切让物料破碎和细化。在物料碎磨过程中,机体振动的振幅和振动频率的选择十分重要,直接影响到磨机的工作效率和颗粒的细化效果。目前,国内外已经有研究人员通过改进激振器结构建立具有宽频振动的高效振动磨机,其不足之处在于只研究了机体运动特性与激振参数的关系,忽略了对振动频率的控制问题,且没有考虑机体运动对磨介碎磨机制和颗粒破碎效果的影响,对提高振动磨机效率以及工程适用性效果不明显。为此,本文从磨介对物料的破碎机理、磨机机体运动特性研究两个方面展开了振动磨机性能参数优化方法的理论和试验研究,并通过物理样机碎磨试验对研究结果的有效性进行验证,同时基于多目标规划建模创新性地改进振动磨机的激励方式,旨在研制碎磨效果更优、工程适用性更强的新型高效振动磨机。本文首先分析了振动磨机的工作原理,研究了超微粉体技术及振动磨的国内外发展现状,并对振动磨制超微粉体中存在的问题进行剖析,确定论文的研究重点。其次,基于磨机工作原理确定目标优化参数,结合单颗粒碎磨理论和磨介运动学原理对振动磨机碎磨腔内磨介的运动特性进行深入研究,利用基于EDEM的振动磨机碎磨正交试验对磨机碎磨效果与优化目标参数间的关系进行定量分析,对试验数据进行统计回归分析,建立电机输出转速、机体振幅与物料破碎参数间的代数耦合关系式,为振动磨机性能参数的多成分组合优化提供理论支撑及评价指标。再次,根据普通偏心振动磨机简化力学模型,探讨磨机机体运动特性,分析机体运动中蕴涵的非线性行为,创新性地提出变失径变转速的双变激振新型振动磨机。以新型振动磨机为研究对象,建立磨机的Adams虚拟样机模型并通过激光位移试验验证模型的有效性。接着基于Adams模型进行多工况仿真试验,深入分析电机输出转速、激振块矢径对新型振动磨机碎磨效果的影响,对比各工况下磨机的运动状态从而确定最佳矢径比和电机输出转速。选择金刚石微粉作为双变激振新型振动磨机优化结果验证试验的材料进行多次物理样机粉磨试验,对比各试验方案下的产品颗粒粒度大小及分布,结果表明优化后的振动磨机碎磨产品平均粒径最小且细颗粒含量多,验证了双变激振振动磨机优化的有效性,实现了超微粉碎激励优化方法的研究。最后,基于双变激振新型振动磨多工况组合优化的仿真分析和物理样机试验结果,进一步提出振动磨机多目标规划建模,增强振动磨机激励参数设置的合理性及灵活性。以新型振动磨机组合优化结果作为参考进行多目标规划求解,求解得到的磨机各项工作指标较多工况组合优化均有提升,验证了多目标规划模型的有效性和可行性,提高了振动磨机的工程应用适用性。
【关键词】：振动磨 动力学分析 磨介碎磨机制 多目标规划
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH69
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-15
• 1.1 论文研究背景10
• 1.2 超微粉体技术的发展现状及前景10-11
• 1.3 振动磨的国内外研究现状11-12
• 1.3.1 振动粉碎理论与方法的国内外研究现状11-12
• 1.3.2 激振参数选择的国内外研究现状12
• 1.4 课题研究的主要内容12-15
• 第二章 振动磨碎磨机理研究15-36
• 2.1 振动磨碎磨效果影响因素15-17
• 2.1.1 筒内影响因素15-16
• 2.1.2 筒外影响因素16-17
• 2.2 磨介对物料的碎磨机制17-21
• 2.2.1 磨介对物料的碎磨形式17-19
• 2.2.2 磨介运动学分析19-21
• 2.3 基于EDEM的碎磨过程正交试验研究21-35
• 2.3.1 离散单元法基本理论22-24
• 2.3.2 离散元仿真模型的建立24-27
• 2.3.3 离散元仿真模型的验证27-29
• 2.3.4 振动磨碎磨过程正交试验方案29-30
• 2.3.5 试验结果及回归分析30-35
• 2.4 本章小结35-36
• 第三章 振动磨性能参数优化研究36-67
• 3.1 振动磨机体振动分析36-40
• 3.1.1 振动磨机体动力学分析36-37
• 3.1.2 机体运动非线性分析37-39
• 3.1.3 振动磨机工作指标39-40
• 3.2 双变激振振动磨虚拟样机模型40-44
• 3.2.1 Adams仿真模型的建立40-41
• 3.2.2 Adams仿真模型的验证41-42
• 3.2.3 双变激振振动磨非线性运动分析42-44
• 3.3 二级偏心激振块矢径比优化44-49
• 3.3.1 矢径比对机体运动规律的影响45-48
• 3.3.2 矢径比对振幅分布规律的影响48
• 3.3.3 矢径比对振强分布规律的影响48-49
• 3.4 激振电机转速优化49-65
• 3.4.1 普通振动磨与变转速振动磨对比分析50-54
• 3.4.2 变转速振动磨不同工况对比分析54-61
• 3.4.3 变转速振动磨多工况组合优化61-62
• 3.4.4 多工况组合优化有效性试验验证62-65
• 3.5 本章小结65-67
• 第四章 双变激振振动磨多目标建模67-73
• 4.1 多目标规划模型的建立67-68
• 4.1.1 目标函数67-68
• 4.1.2 设计变量68
• 4.1.3 多目标规划模型68
• 4.2 多目标规划模型求解68-69
• 4.3 双变激振新型振动磨算例分析69-72
• 4.3.1 双变激振振动磨碎磨要求69
• 4.3.2 双变激振振动磨多目标优化69-72
• 4.4 本章小结72-73
• 第五章 结论73-75
• 5.1 结论73-74
• 5.2 展望74-75
• 参考文献75-79
• 致谢79-80
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及申请的专利80

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 柳华蔚;郑树;周怀春;;An iterative virtual projection method to improve the reconstruction performance for ill-posed emission tomographic problems[J];Chinese Physics B;2015年10期

2 侯雨雷;汪毅;李明洋;曾达幸;李慧剑;;一种含间隙两转动一移动解耦并联机构混沌现象辨识[J];中国机械工程;2015年13期

3 宋宝成;刘初升;彭利平;李s

本文编号：268121