基于层料粉碎理论的筒辊磨结构设计理论及设计方法研究

发布时间：2017-07-06 06:28

  本文关键词：基于层料粉碎理论的筒辊磨结构设计理论及设计方法研究

  更多相关文章： 层料挤压技术 筒辊磨 有限元分析 离散元分析

【摘要】：层料粉碎理论是现代粉磨机的理论基础。筒辊磨的优点有:占地空间小、能量消耗低和粉碎效果好。筒辊磨会在未来的工业发展中占据着十分重要的地位。但是就目前国内的情况来看,筒辊磨的技术大部分被国外垄断,国内发展十分缓慢。首先本文总结分析国内外发展状况,及筒辊磨工作结构原理的研究,针对筒辊磨的问题提出具体方案。通过对物层料挤压粉碎理论和粉碎能耗理论研究分析,总结出筒辊磨粉碎效果的影响因素,并通过对能耗理论和粒度方程的学习研究,推导出新的能量粒度方程。其次针对筒辊磨的结构问题,通过建立数学模型对筒辊磨的关键零件进行设计研究,得出结构参数;通过建立力学模型对筒体和辊子的应力进行理论计算,得出应力参数;根据压缩反弹试验,对物料在不同工况下的物料特性进行研究,得出物料特性;通过推导出的筒辊磨的产量与转速的关系公式,计算出筒辊磨工作时筒体转动参数。最后通过Ansys Workbench有限元仿真软件对筒辊磨的进行动力学仿真分析,获得筒体和辊子的相关的动力学数据以及关键零件的寿命分析数据;通过EDEM离散元分析软件对筒辊磨的粉碎过程进行仿真分析,分析结构、喂料量和转速对粉碎效果的影响,将分析结构来对比经验值。本文通过对粉磨理论和粒度方程的研究,总结出了影响筒辊磨粉碎效果的因素,并根据粉碎能耗理论和粒度方程推导出新的方程,以此为基础通过EDEM软件影响因素进行验证。根据筒辊磨的结构建立相关模型计算出结构参数和应力参数,并通过Ansys Workbench软件对计算结果进行仿真分析得出应力应变结果及疲劳寿命分析结果,验证理论计算。
【关键词】：层料挤压技术 筒辊磨 有限元分析 离散元分析
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH69
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-18
• 1.1 课题研究背景及意义11-12
• 1.2 筒辊磨的介绍12-13
• 1.2.1 筒辊磨的结构12-13
• 1.2.2 筒辊磨的工作原理13
• 1.3 层料粉碎理论及磨机的发展状况13-16
• 1.3.1 层料粉碎理论的发展状况13-14
• 1.3.2 磨机技术的发展14-16
• 1.4 存在的问题16-17
• 1.5 研究内容和研究方法17-18
• 第2章 粉碎原理研究18-39
• 2.1 层料粉碎理论及粉碎能耗研究19-25
• 2.1.1 层料粉碎理论的定义19
• 2.1.2 层料粉碎的粉碎效果研究19-25
• 2.2 物料的粒度特性公式25-30
• 2.2.1 两个经典的粒度方程25-29
• 2.2.2 其他的粒度方程式29-30
• 2.3 能耗理论研究30-38
• 2.3.1 三种代表性理论30-34
• 2.3.2 能量方程和粒度方程的结合与推导34-38
• 2.4 本章小结38-39
• 第3章 关键参数的计算39-48
• 3.1 基于数学模型的筒辊磨的结构参数39-43
• 3.1.1 筒辊磨的啮入角α39-40
• 3.1.2 筒辊磨的压力角θ40
• 3.1.3 物料的平均粒度d40-41
• 3.1.4 辊子半径与物料半径比t41-42
• 3.1.5 辊子和筒体半径比k42-43
• 3.2 基于力学模型筒辊磨重要参数计算43-45
• 3.2.1 计算物料的受力43-45
• 3.3 物料特性的研究计算45-46
• 3.4 滚筒产量和速度的关系计算46-47
• 3.5 本章小结47-48
• 第4章 筒辊磨辊子和筒体的有限元分析48-61
• 4.1 有限元分析的基本思路48
• 4.2 有限元分析软件ANSYS Workbench48-49
• 4.2.1 ANSYS Workbench的介绍48-49
• 4.2.2 ANSYS Workbench的工作流程49
• 4.3 筒辊磨模型的简化49-50
• 4.4 前处理50-53
• 4.4.1 网格划分和单元的选用50-51
• 4.4.2 材料选取51-52
• 4.4.3 施加约束条件52
• 4.4.4 建立接触副52-53
• 4.5 加载求解53
• 4.6 结果分析53-60
• 4.6.1 辊子的结果和后处理53-57
• 4.6.2 筒体的结果和后处理57-60
• 4.7 本章小结60-61
• 第5章 对筒辊磨离散元分析研究61-81
• 5.1 离散元元素方法及离散元分析软件EDEM61
• 5.2 EDEM包含的模块及其特点61-63
• 5.3 影响筒辊磨粉碎效果的因素分析63
• 5.4 筒辊磨模型的简化63-64
• 5.5 前处理64-68
• 5.5.1 设置全局模型参数64-66
• 5.5.2 设置材料运动特性和颗粒工厂66-67
• 5.5.3 设置仿真区域67-68
• 5.6 仿真求解68-69
• 5.7 后处理69-80
• 5.7.1 不同的筒辊比对粉碎结果的影响70-72
• 5.7.2 不同的喂料量对粉碎效果的影响72-76
• 5.7.3 不同的筒体转速对粉碎效果的影响76-80
• 5.8 本章小结80-81
• 结论81-83
• 参考文献83-87
• 攻读学位期间发表的学术论文及专利87-88
• 致谢88

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本文编号：525112