立式振动磨机的设计与研究

发布时间：2017-04-26 02:08

  本文关键词：立式振动磨机的设计与研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：我国地大物博,矿产资源丰富,随着经济社会的不断发展,对矿产资源的需求量也越来越大,同时对矿物分析领域的要求也越来越高。振动磨机凭借其高效的工作效率,在实验室矿物分析领域有着不可替代的地位,但是目前很多的实验室矿物试样分析设备依旧停留在上世纪末期水平。传统的振动磨机已不能满足实际生产的需要,因此,设计一种高效的立式振动磨机符合该行业的发展需求。针对此种情况,本文以企业现有振动磨机为基础,设计了一台高效的专门针对实验室5Kg以下矿物试样分析领域的立式振动磨机。本论文主要做了以下几方面的工作。1)对国内外振动磨机的研究和发展现状、现有的常用粉磨设备(球磨机、立式辊磨机等)、破碎理论和Griffith理论进行了阐述,并重点对立式振动磨机的结构和工作原理进行了介绍。2)对立式振动磨机的动力学特性进行了分析计算。具体包括:磨机水平面的激振力、激振力矩、水平面内和绕x、y轴转动的微分方程的建立与求解,并对该磨机的空间运动轨迹进行了计算分析;接着对该磨机的粉磨参数和结构参数进行了计算分析,包含入料粒度大小的确定、介质填充率的确定、动力参数的确定、主振弹簧的设计、偏心块的设计、研磨钵的设计、传动方式以及研磨钵盖体固定装置的选择;最后利用Solid Works强大的几何建模功能,对立式振动磨机的机架、偏心块、主振弹簧、传动装置以及研磨钵盖体固定装置等结构进行了几何建模,并根据各部件之间的关系进行了几何模型总成。3)对立式振动磨机的机架进行了有限元分析。首先对有限元法的基本理论进行了简单介绍;随后利用ANSYS Workbench有限元分析软件对机架进行了静态结构和振动模态分析;从静力学分析结果和模态分析结果可以看出,立式振动磨机的机架设计满足实际使用需求。4)对立式振动磨机的主振弹簧进行了设计和优化。首先介绍了几种常用的优化方法;接着利用ANSYS Workbench的相关模块对主振弹簧的应力、应变、总变形、疲劳破坏以及安全系数进行了有限元分析,分析结果表明,主振弹簧的设计不能满足长期使用的需求,会出现疲劳损坏,甚至是断裂。因此利用Design Explorer的优化功能对主振弹簧进行了优化分析,最终得出优化后的弹簧丝直径、弹簧中径等参数,并对优化后的弹簧进行了验证,结果表明,优化后的结构满足设计和使用需求。通过对立式振动磨机各参数的计算、结构的设计以及对主要部件进行有限元分析与优化,最终设计出了专门针对实验室5Kg以下矿物试样分析的立式振动磨机,并由相关企业进行了振动磨机的试制和试验运行,运行结果表明,本文所设计的立式振动磨机可满足实际使用需求。
【关键词】：立式振动磨机 参数设计 几何建模 有限元分析 优化设计
【学位授予单位】：陕西科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD453
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 1 绪论12-16
• 1.1 课题来源12
• 1.2 课题研究的目的及意义12-13
• 1.3 振动磨机国内外研究现状13-15
• 1.3.1 振动磨机国外研究现状13-14
• 1.3.2 振动磨机国内研究现状14-15
• 1.4 课题研究的主要内容及方法15-16
• 1.4.1 研究内容15
• 1.4.2 研究方法15-16
• 2 破碎理论及设备16-24
• 2.1 破碎理论16-18
• 2.1.1 物料的基本特性16-17
• 2.1.2 物料破碎机理和Griffith理论17-18
• 2.2 破碎设备18-21
• 2.2.1 锥形磨粉机18-19
• 2.2.2 介质搅拌磨19
• 2.2.3 对辊式磨粉机19
• 2.2.4 球磨机19-20
• 2.2.5 立式辊磨机20
• 2.2.6 振动磨机20-21
• 2.3 立式振动磨机的结构及粉磨原理21-22
• 2.3.1 立式振动磨机的结构21-22
• 2.3.2 立式振动磨机的粉磨原理22
• 2.4 本章小结22-24
• 3 立式振动磨机的动力学分析及参数设计24-38
• 3.1 立式振动磨机的动力学分析24-27
• 3.2 立式振动磨机粉磨参数分析27-30
• 3.2.1 入料粒度的确定27-28
• 3.2.2 介质填充率的确定28-30
• 3.3 立式振动磨机结构参数设计30-36
• 3.3.1 主振弹簧的设计30-32
• 3.3.2 动力参数的确定32
• 3.3.3 偏心块的设计32-33
• 3.3.4 研磨钵的设计33-34
• 3.3.5 动力传动方式选择34-35
• 3.3.6 研磨钵盖体固定装置的选择35-36
• 3.4 整机几何模型总成36-37
• 3.5 本章小结37-38
• 4 立式振动磨机机架的有限元分析38-54
• 4.1 有限元法理论38-42
• 4.1.1 有限元法的基本思想38
• 4.1.2 有限元法的基本方程38-41
• 4.1.3 有限元法的分析流程41
• 4.1.4 有限元法建模的一般过程41-42
• 4.1.5 有限元法的特点42
• 4.2 立式振动磨机机架的静态结构分析42-48
• 4.2.1 静态结构分析基础42-43
• 4.2.2 静态结构分析流程43
• 4.2.3 机架的静态结构分析43-48
• 4.3 立式振动磨机机架的模态分析48-53
• 4.3.1 模态分析基础48
• 4.3.2 模态分析流程48-49
• 4.3.3 机架的模态分析49-53
• 4.4 本章小结53-54
• 5 立式振动磨机主振弹簧的设计与优化54-68
• 5.1 优化理论54-58
• 5.1.1 最速下降法54-55
• 5.1.2 Newton法55-56
• 5.1.3 共轭梯度法56-58
• 5.2 Design Explorer概述58
• 5.2.1 设定优化方法58
• 5.2.2 Design Explorer项目58
• 5.3 主振弹簧有限元分析58-62
• 5.3.1 材料的选择58-59
• 5.3.2 网格划分59
• 5.3.3 施加载荷与约束59
• 5.3.4 受力分析59-60
• 5.3.5 疲劳寿命分析60-62
• 5.4 主振弹簧优化62-67
• 5.5 整机的试制67
• 5.6 本章小结67-68
• 6 总结与展望68-70
• 6.1 总结68
• 6.2 展望68-70
• 致谢70-72
• 参考文献72-76
• 攻读硕士学位期间获得的科研成果76-77

【参考文献】

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1 刘大斌;韩文坝;蔡冰清;韩晓东;;强度理论与实验现象[J];中国工程科学;2007年12期

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本文编号：327516