基于离散元法的大型球磨机动态扭矩仿真与试验测试

发布时间：2017-09-04 04:21

  本文关键词：基于离散元法的大型球磨机动态扭矩仿真与试验测试

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【摘要】：球磨机的大型化为当今矿山机械发展的趋势,尤其是对球磨机起动扭矩的研究始终是国内外关注的技术难题。为研究不同磨矿参数对磨机动态扭矩载荷的影响规律,本文在国家自然基金项目(NO.51265020)“多场耦合条件下中空轴式重载静压轴承设计理论与方法”的资助下,采用离散元软件EDEM对大型磨机的动态扭矩载荷进行了研究。主要研究内容如下:(1)搭建了球磨机试验台,对电机传动系统的扭矩以及轴承性能进行了研究。通过企业调研,初步确定了试验台的设计方案,主要包括机械系统、传动系统、液压系统和测试系统。对试验台关键部件-轴承部分进行静力学分析。结果表明轴承部分结构合理,强度刚度均满足预期试验要求。(2)建立了试验磨机离散元模型,基于现有的试验条件和一定的假设条件对试验磨机进行了不同参数下的离散元仿真,得到了不同磨矿参数对试验磨机全工作过程的动态载荷谱影响规律。(3)利用球磨机试验台进行了动态扭矩测试,得到了不同工况下传动系统的扭矩变化规律。通过对试验台全工作过程下的动态载荷进行离散元仿真研究,将离散元仿真结果与测试结果进行对比,不断修正离散元仿真的假设条件和仿真输入参数,为离散元软件EDEM应用于大型球磨机动态扭矩分析提供更加合理的假设前提。(4)建立了大型球磨机离散元模型,基于修正的假设条件和初始参数,并根据不同磨矿参数的取值范围确定了16组正交试验,得到了不同磨矿参数对大型球磨机全工作过程的动态扭矩载荷影响规律。利用极差分析法确定了对球磨机扭矩载荷影响最大的因素。(5)建立了大型球磨机整机动力学模型,得到整机不同起动过程下的扭矩值。基于一定的假设条件对钢球的抛落运动进行分析,将Simulink结果与离散元仿真结果进行对比分析。结果表明在修正后的假设基础上离散元仿真结果与Simulink仿真结果存在一定的误差。虽然两种仿真的前提假设不同,但是仿真结果误差不大,进而说明了基于试验磨机的离散元仿真假设的修正是合理的。本文通过对试验磨机进行离散元仿真,将仿真结果与试验结果进行对比分析,为离散元法应用于大型磨机提供了保障。通过Simulink数值仿真方法,验证修正后的假设条件系统参数等的合理性,不仅为油膜压力的流固耦合分析提供了边界条件,而且对大型磨机设计优化提供了重要的参考数据,对分析关键部件的失效原因具有重要意义。
【关键词】：球磨机试验台 大型球磨机 动态扭矩 离散元
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD453
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 绪论11-17
• 1.1 研究背景与意义11-13
• 1.2 国内外研究现状13-15
• 1.3 主要研究内容15-17
• 第2章 球磨机试验台设计17-31
• 2.1 试验台功能要求和设计参数17
• 2.2 试验台方案设计17-18
• 2.3 试验台机械结构设计18-26
• 2.3.1 筒体结构设计19-21
• 2.3.2 轴承座设计21-24
• 2.3.3 中空轴设计24-25
• 2.3.4 给料器结构设计25-26
• 2.4 试验台传动系统设计26
• 2.5 试验台液压系统设计26-28
• 2.6 试验台轴承座静力分析28-29
• 2.7 本章小结29-31
• 第3章 球磨机试验台动载荷测试31-47
• 3.1 试验系统方案设计31-32
• 3.1.1 试验目的31
• 3.1.2 试验测试原理图31-32
• 3.2 试验测试平台32-38
• 3.2.1 试验台总体布局32-33
• 3.2.2 压力传感器的分类及选择33-34
• 3.2.3 转矩转速传感器的选择34-36
• 3.2.4 动态信号分析系统简介36-38
• 3.3 典型工况下传动轴动态扭矩测量分析38-42
• 3.3.1 不同工况下的传动轴扭矩分析38-41
• 3.3.2 不同工况下的转速分析41
• 3.3.3 矿浆对传动系统扭矩的影响41-42
• 3.4 试验测试结果与离散元仿真结果对比42-45
• 3.4.1 建立试验球磨机仿真模型42-43
• 3.4.2 仿真参数设置43-44
• 3.4.3 仿真结果与试验对比分析44-45
• 3.5 本章小结45-47
• 第4章 基于离散元法的大型磨机扭矩载荷仿真分析47-59
• 4.1 离散元模型建立47-50
• 4.1.1 筒体模型建立48
• 4.1.2 确定介质直径48
• 4.1.3 确定介质个数48-49
• 4.1.4 临界转速分析49-50
• 4.2 球磨机起动过程分析50-52
• 4.3 基于正交试验的传动轴扭矩载荷提取52-57
• 4.3.1 正交试验法确定试验指标因素和水平52-53
• 4.3.2 试验方案的设计53-54
• 4.3.3 离散元仿真结果分析54-55
• 4.3.4 确定试验指标最大值55-57
• 4.3.5 分析因素对试验指标的影响程度57
• 4.4 本章小结57-59
• 第5章 基于Simulink的大型球磨机扭矩仿真分析59-73
• 5.1 介质运动状态以及动力学分析59-65
• 5.2 Simulink模型建立65-67
• 5.3 仿真参数设置67-68
• 5.4 球磨机传动轴扭矩载荷对比分析68-72
• 5.4.1 Simulink计算结果68-69
• 5.4.2 离散元仿真与Simulink仿真结果对比分析69-72
• 5.5 本章小结72-73
• 第6章 结论与展望73-75
• 6.1 总结73-74
• 6.2 不足与展望74-75
• 参考文献75-81
• 致谢81

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本文编号：789312