基于EDEM的反击式破碎机参数分析与结构优化

发布时间：2017-09-07 04:48

  本文关键词：基于EDEM的反击式破碎机参数分析与结构优化

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【摘要】：破碎机是物料破碎的关键设备,其破碎矿物的效率及能耗是衡量破碎技术水平的重要指标,因此,对破碎机的破碎效率及能耗进行深入分析研究,对提高破碎设备的设计与应用水平具有重要意义。以反击式破碎机为研究对象,以降低破碎能耗,提高破碎效率为研究目标,以EDEM离散单元基本算法及单颗粒碰撞破碎理论为理论依据,结合Ф500?400反击式破碎机及常见反击板齿形的三维模型,采用参数反演的方法在EDEM中进行了相关参数的设置,建立了的矿粒破碎模型。以此为基础,分析了不同填充率及不同颗粒粒径对颗粒破碎效果的影响;采用单一变量法,研究破碎机几何结构对破碎效果的影响;然后利用正交设计理论构造了以转子转数、第一级反击板夹角、第一级反击板齿角、第二级反击板齿角及板锤排数五因素为研究对象,以颗粒断裂键数量、单位能耗断裂键数为破碎评价指标的L1645正交设计仿真方案,实现了分别以二大破碎指标为因变量的五因素参数分析,通过逐步回归分析,讨论了主要影响因素对各破碎指标的影响趋势,得到了转速是影响能耗的主要因素;以破碎效率及能耗为优化目标,对转速、破碎机几何结构参数进行优化,最终得到一组能耗低破碎效率高的优化方案;再利用离散元软件,将优化方案与优化前方案的破碎效率及能耗进行仿真对比,综合分析及评价优化的效果;并通过变频器实现对优化方案的控制。研究工作得到了一些有益结果,具体如下:1.对颗粒粒径、填充率的仿真分析得出:破碎效率随着颗粒的填充率增加而增加,随着颗粒粒径的减小而增加;单位能耗断裂键数随着颗粒的填充率增加而增加,随着颗粒粒径的减小而增加。2.采用单一变量法对破碎机参数的仿真分析得出:破碎效率随着板锤排数的增加而降低,随着转子转速的提高而增加,随着第一级反击板夹角的增加而降低;单位能耗断裂键数随着板锤排数增加而减少,随着转子转速的增加而减少,随着第一级反击板夹角的增加而增加。3.通过正交设计分析得出颗粒断裂键数、总能耗、单位能耗断裂键数与五因素的影响关系,同时得出了影响颗粒断裂键的主要因素为板锤排数及转子转速,影响单位能耗断裂键数的主要因素为转子转速。4.对转速、破碎机几何结构参数进行优化,得出了破碎机转子转速为1100r/min、板锤排数为2排、第一级反击板夹角为123o、第一级反击板齿角100o、第二级反击板齿角251o时能耗低破碎效率高的优化方案;并对优化前后方案进行仿真分析对比。
【关键词】：离散元 反击式破碎机 正交设计 破碎效率 能耗 优化
【学位授予单位】：江西理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD451
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 选题的依据及背景10-11
• 1.2 研究意义11-12
• 1.3 国内外研究现状12-14
• 1.3.1 国内研究现状12-13
• 1.3.2 国外研究现状13-14
• 1.4 主要研究内容14-15
• 1.5 本章小结15-16
• 第二章 相关理论介绍16-32
• 2.1 离散单元法基本理论16-18
• 2.1.1 离散单元法的基本算法16-17
• 2.1.2 离散单元法的接触模型17-18
• 2.2 岩石破碎理论18-22
• 2.2.1 岩石的物理力学性质18
• 2.2.2 岩石的力学特性18-20
• 2.2.3 岩石强度理论20-22
• 2.2.3.1 莫尔强度理论20-21
• 2.2.3.2 格里菲斯准则21-22
• 2.2.3.3 修正的格里菲斯公式22
• 2.3 单颗粒破碎理论22-28
• 2.3.1 冲击速度的确定23-26
• 2.3.2 冲击时间的确定26-27
• 2.3.3 最大破碎力与平均破碎力的关系27-28
• 2.4 曲线拟合理论28-30
• 2.4.1 最小二乘法的基本原理28-29
• 2.4.2 多项式拟合原理29-30
• 2.5 本章小结30-32
• 第三章 破碎机模型创建及模型验证32-43
• 3.1 创建矿粒模型的假设条件32
• 3.2 矿物颗粒模型创建32-35
• 3.3 破碎机模型创建35-38
• 3.3.1 Ф500x400型号的反击式破碎机零件模型建立35-36
• 3.3.2 破碎腔结构参数36-38
• 3.3.3 Ф500x400型号的反击式破碎机模型建立38
• 3.4 颗粒破碎模型创建38-40
• 3.4.1 创建破碎模型的假设条件38
• 3.4.2 接触模型的选择、材料物理属性及摩擦系数设置38-40
• 3.4.3 EDEM界面中的其他设置40
• 3.5 矿粒破碎模型的参数反演与可靠性分析40-42
• 3.5.1 破碎机最大破碎力的理论计算41
• 3.5.2 单颗粒仿真最大破碎力41-42
• 3.6 本章小结42-43
• 第四章 不同因素对物料破碎效率及能耗影响仿真分析43-60
• 4.1 填充率对破碎效率及能耗的影响分析43-45
• 4.2 颗粒直径对破碎效率及能耗的影响分析45-48
• 4.3 板锤排数对破碎效率及能耗的影响分析48-51
• 4.3.1 破碎效率分析48-50
• 4.3.2 破碎效率及能耗综合分析50-51
• 4.4 转子转速对破碎效率及能耗的影响分析51-56
• 4.4.1 破碎效率分析51-54
• 4.4.2 破碎效率及能耗综合分析54-56
• 4.5 第一级反级击板夹角对破碎效率及能耗的影响分析56-59
• 4.5.1 破碎效率分析56-58
• 4.5.2 破碎效率及能耗综合分析58-59
• 4.6 本章小结59-60
• 第五章 反击式破碎机工作参数优化60-76
• 5.1 仿真方案设计及仿真结果60-61
• 5.1.1 仿真方案设计60
• 5.1.2 仿真结果60-61
• 5.2 断裂键数值仿真结果分析61-66
• 5.2.1 结果分析61-64
• 5.2.2 回归分析64
• 5.2.3 逐步回归分析64-66
• 5.3 总能耗数值仿真结果分析66-69
• 5.3.1 结果分析66-67
• 5.3.2 回归分析67-68
• 5.3.3 逐步回归分析68-69
• 5.4 单位能耗的断裂键数值仿真结果分析69-71
• 5.4.1 结果分析69-70
• 5.4.2 回归分析70-71
• 5.4.3 逐步回归分析71
• 5.5 断裂键、总能耗及单位能耗断裂键进行综合分析71-73
• 5.6 基于各破碎指标的优化后破碎机仿真比较73-75
• 5.7 本章小结75-76
• 第六章 优化的破碎机变频器控制实现76-81
• 6.1 变频器组成结构及工作原理76-77
• 6.1.1 变频器组成结构76-77
• 6.1.2 工作原理77
• 6.2 电动机选型77-78
• 6.3 变频器选型78
• 6.4 变频器的控制及参数设置78-80
• 6.4.1 电气接线78-79
• 6.4.2 变频器参数设置79
• 6.4.3 变频器运行操作79-80
• 6.5 本章小结80-81
• 第七章 总结与展望81-83
• 7.1 总结81-82
• 7.2 展望82-83
• 参考文献83-86
• 致谢86-87
• 个人简历、在学期间发表的学术论文87-88

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本文编号：807508