卧式砂磨机研磨过程的仿真分析

发布时间：2017-09-08 09:20

  本文关键词：卧式砂磨机研磨过程的仿真分析

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【摘要】：随着现代高新技术产业的发展,超细粉体的相关产品的市场需求量日益增长,对粉体原材料的粒径、分布、纯度就提出了更高的要求,卧式砂磨机作为粉体研磨的主要设备,国内外对于卧式砂磨机结构的研究已相对成熟,而使卧式砂磨机的粉体研磨过程更优化是近年来粉体产业的主要研究趋势。本论文首先阐述了超细粉体的研究目的及意义,概述了卧式砂磨机的国内外发展状况,卧式砂磨机目前已广泛应用于湿式粉体的研磨。国内的研究主要集中在结构方面的优化和流场方面的分析,对其研磨过程中的能量转换、相关参数、研磨时间以及目标粒径间关系的理论研究相对较少。以卧式砂磨机研磨过程为研究对象,对其宏观与微观的研磨机理进行分析,利用粉体的研磨过程中粒径研磨的有效区域、受力作用、作用过程及物料内部结构的变化,进一步确定在研磨过程中有重要影响的过程参数和工艺参数。根据能量守恒定律,卧式砂磨机电机的输入能转化成研磨筒内的宏观能量消耗,推导出结构参数、工艺参数与宏观能耗的数学模型；结合微观粉碎机理,得出了物料的目标粒径与研磨能耗间的数学模型。通过能量的关系式,推出物料流量、相关参数、研磨时间的相互关系。利用单位体积能量密度相等的原则,将用参数表示的宏观能耗与用粒径表示的微观能耗结合起来,建立起相关参数、粒径与研磨时间的数学关系式。根据相关参数与能耗的数学关系,分析以各个影响因素为单因子变量进行Simulink建模,使各参数间的关系实现可视化,清晰地了解各参数模块间的信息交换。结合生产实际对推导出的数学模型中的过程参数和工艺参数给出经验数值,将其代入相应的数学模型中,应用Matlab仿真与分析相关参数对宏观能量、微观能量和物料颗粒研磨效果的影响。综合参数对于能耗的影响与对物料颗粒研磨效果的影响,获得了较优的研磨过程中的过程、工艺参数,进一步得出不同目标粒径下的较优研磨时间和物料流量。
【关键词】：卧式砂磨机 研磨过程 数学模型 仿真
【学位授予单位】：哈尔滨商业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB383.3
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 1 绪论11-15
• 1.1 课题的研究意义11
• 1.2 国内外砂磨机的发展状况11-13
• 1.2.1 国外砂磨机的发展状况11-12
• 1.2.2 国内砂磨机的发展状况12
• 1.2.3 砂磨机的研究现状12-13
• 1.3 砂磨机的发展趋势13-14
• 1.4 主要研究内容14-15
• 2 卧式砂磨机的研磨机理15-22
• 2.1 砂磨机的运行过程15
• 2.2 宏观研磨作用机理15-19
• 2.2.1 物料的捕获16-17
• 2.2.2 研磨的有效区域17
• 2.2.3 研磨的应力强度17-19
• 2.3 微观研磨作用机理19-21
• 2.3.1 晶体的破碎与变形19-21
• 2.3.2 新表面的产生21
• 2.4 本章小结21-22
• 3 研磨过程的能量分析22-31
• 3.1 宏观能量分析22-27
• 3.1.1 研磨介质间相互运动产生的固体摩擦消耗的能量22-23
• 3.1.2 由于流体浆料的粘性运动而产生的剪切摩擦消耗的能量23-25
• 3.1.3 研磨介质在非弹性状态下的相互碰撞而发生磨损变形消耗的能量25
• 3.1.4 物料被研磨到一定细度消耗的能量25-26
• 3.1.5 各能量消耗部分与总能量之间的比例关系26-27
• 3.2 微观能量分析27-28
• 3.3 物料流量与能耗、研磨时间的关系28-29
• 3.4 研磨过程相关参数对研磨时间、物料粒径的影响29-30
• 3.5 本章小结30-31
• 4 研磨过程的MATLAB仿真与分析31-52
• 4.1 MATLAB简介31-32
• 4.1.1 MATLAB基本功能及特点31
• 4.1.2 MATLAB Simulink介绍31-32
• 4.2 物料粉碎能耗的Simulink建模32-36
• 4.3 参数值的选取36-38
• 4.4 研磨过程中宏观能量与微观能量的Matlab仿真与分析38-46
• 4.4.1 研磨介质间相互摩擦所消耗的能量Q1的仿真与分析38-40
• 4.4.2 浆料的粘性运动产生剪切摩擦所消耗的能量Q2的仿真与分析40-42
• 4.4.3 研磨介质间相互碰撞所消耗的能量Q3的仿真与分析42-44
• 4.4.4 物料被粉碎到一定细度所消耗的能量Q4的仿真与分析44-45
• 4.4.5 研磨物料的微观能耗的仿真分析45-46
• 4.5 研磨效果的Matlab仿真与分析46-50
• 4.5.1 浆料的浓度对研磨效果影响的仿真与分析46
• 4.5.2 搅拌轴转速对研磨效果影响的仿真与分析46-47
• 4.5.3 研磨介质填充率对研磨效果影响的仿真与分析47-48
• 4.5.4 研磨介质直径对研磨效果影响的仿真与分析48
• 4.5.5 研磨介质到搅拌轴中心的距离对研磨效果影响的仿真与分析48-49
• 4.5.6 浆料粘度对研磨效果影响的仿真与分析49-50
• 4.5.7 搅拌元件直径对研磨效果影响的仿真与分析50
• 4.6 确定最优的研磨效果50-51
• 4.7 本章小结51-52
• 结论52-53
• 参考文献53-56
• 致谢56

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