雙變激振振動(dòng)磨運(yùn)動(dòng)特性分析及性能參數(shù)優(yōu)化研究.pdf

1、振動(dòng)磨是機(jī)械法制粉體顆粒的常用設(shè)備，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作容易、能耗低、產(chǎn)量高的優(yōu)點(diǎn)，尤其適用于石墨、化工、礦山、陶瓷等行業(yè)，已經(jīng)在國(guó)內(nèi)外的超微粉體制備中得到廣泛應(yīng)用。振動(dòng)磨工作時(shí)由振動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)磨機(jī)機(jī)體以一定的振動(dòng)頻率和振振動(dòng)，從而使得磨機(jī)碎磨腔內(nèi)磨介對(duì)物料進(jìn)行沖擊、摩擦及剪切讓物料破碎和細(xì)化。在物料碎磨過(guò)程中，機(jī)體振動(dòng)的振幅和振動(dòng)頻率的選擇十分重要，直接影響到磨機(jī)的工作效率和顆粒的細(xì)化效果。目前，國(guó)內(nèi)外已經(jīng)有研究人員通過(guò)改進(jìn)激振器結(jié)構(gòu)建立

2、具有寬頻振動(dòng)的高效振動(dòng)磨機(jī)，其不足之處在于只研究了機(jī)體運(yùn)動(dòng)特性與激振參數(shù)的關(guān)系，忽略了對(duì)振動(dòng)頻率的控制問(wèn)題，且沒(méi)有考慮機(jī)體運(yùn)動(dòng)對(duì)磨介碎磨機(jī)制和顆粒破碎效果的影響，對(duì)提高振動(dòng)磨機(jī)效率以及工程適用性效果不明顯。為此，本文從磨介對(duì)物料的破碎機(jī)理、磨機(jī)機(jī)體運(yùn)動(dòng)特性研究?jī)蓚€(gè)方面展開(kāi)了振動(dòng)磨機(jī)性能參數(shù)優(yōu)化方法的理論和試驗(yàn)研究，并通過(guò)物理樣機(jī)碎磨試驗(yàn)對(duì)研究結(jié)果的有效性進(jìn)行驗(yàn)證，同時(shí)基于多目標(biāo)規(guī)劃建模創(chuàng)新性地改進(jìn)振動(dòng)磨機(jī)的激勵(lì)方式，旨在研制碎磨效果更優(yōu)

3、、工程適用性更強(qiáng)的新型高效振動(dòng)磨機(jī)。
　　本文首先分析了振動(dòng)磨機(jī)的工作原理，研究了超微粉體技術(shù)及振動(dòng)磨的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，并對(duì)振動(dòng)磨制超微粉體中存在的問(wèn)題進(jìn)行剖析，確定論文的研究重點(diǎn)。
　　其次，基于磨機(jī)工作原理確定目標(biāo)優(yōu)化參數(shù)，結(jié)合單顆粒碎磨理論和磨介運(yùn)動(dòng)學(xué)原理對(duì)振動(dòng)磨機(jī)碎磨腔內(nèi)磨介的運(yùn)動(dòng)特性進(jìn)行深入研究，利用基于EDEM的振動(dòng)磨機(jī)碎磨正交試驗(yàn)對(duì)磨機(jī)碎磨效果與優(yōu)化目標(biāo)參數(shù)間的關(guān)系進(jìn)行定量分析，對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)回歸分析，建立

4、電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速、機(jī)體振幅與物料破碎參數(shù)間的代數(shù)耦合關(guān)系式，為振動(dòng)磨機(jī)性能參數(shù)的多成分組合優(yōu)化提供理論支撐及評(píng)價(jià)指標(biāo)。
　　再次，根據(jù)普通偏心振動(dòng)磨機(jī)簡(jiǎn)化力學(xué)模型，探討磨機(jī)機(jī)體運(yùn)動(dòng)特性，分析機(jī)體運(yùn)動(dòng)中蘊(yùn)涵的非線性行為，創(chuàng)新性地提出變失徑變轉(zhuǎn)速的雙變激振新型振動(dòng)磨機(jī)。以新型振動(dòng)磨機(jī)為研究對(duì)象，建立磨機(jī)的Adams虛擬樣機(jī)模型并通過(guò)激光位移試驗(yàn)驗(yàn)證模型的有效性。接著基于Adams模型進(jìn)行多工況仿真試驗(yàn)，深入分析電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速、激振塊矢徑對(duì)新

5、型振動(dòng)磨機(jī)碎磨效果的影響，對(duì)比各工況下磨機(jī)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)從而確定最佳矢徑比和電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速。選擇金剛石微粉作為雙變激振新型振動(dòng)磨機(jī)優(yōu)化結(jié)果驗(yàn)證試驗(yàn)的材料進(jìn)行多次物理樣機(jī)粉磨試驗(yàn)，對(duì)比各試驗(yàn)方案下的產(chǎn)品顆粒粒度大小及分布，結(jié)果表明優(yōu)化后的振動(dòng)磨機(jī)碎磨產(chǎn)品平均粒徑最小且細(xì)顆粒含量多，驗(yàn)證了雙變激振振動(dòng)磨機(jī)優(yōu)化的有效性，實(shí)現(xiàn)了超微粉碎激勵(lì)優(yōu)化方法的研究。
　　最后，基于雙變激振新型振動(dòng)磨多工況組合優(yōu)化的仿真分析和物理樣機(jī)試驗(yàn)結(jié)果，進(jìn)一步提出振