雙質(zhì)體振動磨動力學(xué)建模及超微粉碎參數(shù)優(yōu)化研究.pdf

1、振動磨制備粉體是利用研磨介質(zhì)在筒體以一定振幅和振動頻率激勵下對被磨物料進行沖擊、摩擦、剪切等作用而使顆粒粉碎。偏心式振動磨用振動電機代替激振器，并將振動電機偏離機體重心，使機體產(chǎn)生一種橢圓運動軌跡，從而強化了研磨介質(zhì)的摩擦和沖擊效果。作為一種典型的剛體與散體耦合的復(fù)雜振動系統(tǒng)，偏心雙質(zhì)體振動磨的動力學(xué)響應(yīng)和離散介質(zhì)運動狀況一直是研究的熱點和難點。采用傳統(tǒng)的理論建模方法進行分析，誤差較大且介質(zhì)運動形式不直觀;同時也造成振動磨研磨過程中參數(shù)

2、設(shè)定不合理，出現(xiàn)粉體顆粒細化存在極限和粉體團聚問題。因此對雙質(zhì)體振動磨動力學(xué)的有效分析和離散研磨介質(zhì)動力學(xué)的合理建模是實現(xiàn)振動磨參數(shù)合理選取和制備超微粉體的基礎(chǔ)和關(guān)鍵所在，同時也是本文所要研究的主要內(nèi)容。論文采用仿真和試驗相結(jié)合的方法，對偏心雙質(zhì)體振動磨動力學(xué)建模和激振參數(shù)優(yōu)化展開研究，主要工作如下:
　　首先，建立雙質(zhì)體振動磨的6自由度動力學(xué)模型，基于拉格朗日方程獲得了系統(tǒng)的振動微分方程，通過數(shù)值分析方法求解了振動磨系統(tǒng)的運動學(xué)

3、響應(yīng)，擬合了磨機穩(wěn)定工作下上質(zhì)體的運動方程，并通過振動信號測試驗證所建模型的有效性。此外，在振動微分方程基礎(chǔ)上研究了偏心塊回轉(zhuǎn)半徑和轉(zhuǎn)速對系統(tǒng)振動幅值和振動強度的影響。研究表明，回轉(zhuǎn)半徑和轉(zhuǎn)速增大都能提高振強，改善粉磨效率。
　　其次，在之前得到振動磨簡體運動學(xué)方程的基礎(chǔ)上，利用離散單元法對雙質(zhì)體振動磨筒內(nèi)散體介質(zhì)進行建模，仿真得到在實際工況下介質(zhì)的運動規(guī)律，并對離散元模型有效性進行驗證。此外，利用仿真過程中監(jiān)測的軌跡、速度、受力

4、以及能量等參數(shù)，分別研究了研磨介質(zhì)的最佳填充率和最優(yōu)尺寸，為進一步提高粉磨效率奠定基礎(chǔ)。
　　再次，針對振動磨粉磨作業(yè)過程中顆粒細化存在極限和團聚兩大問題，對振動磨的粉碎機理進行深入分析，并通過之前建立的離散元模型研究振動幅值和振動頻率對粉磨產(chǎn)生的影響。研究得出，增加振動幅值可以顯著提高研磨效率，增加振動頻率在一定程度上起到改善作用。在此基礎(chǔ)上分析了振動磨恒定頻率激振存在的缺陷，提出變激振頻率的參數(shù)優(yōu)化方案，并通過模態(tài)分析研究了激