雙變激振振動磨運動特性分析及性能參數(shù)優(yōu)化研究.pdf

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

2、具有寬頻振動的高效振動磨機，其不足之處在于只研究了機體運動特性與激振參數(shù)的關(guān)系，忽略了對振動頻率的控制問題，且沒有考慮機體運動對磨介碎磨機制和顆粒破碎效果的影響，對提高振動磨機效率以及工程適用性效果不明顯。為此，本文從磨介對物料的破碎機理、磨機機體運動特性研究兩個方面展開了振動磨機性能參數(shù)優(yōu)化方法的理論和試驗研究，并通過物理樣機碎磨試驗對研究結(jié)果的有效性進行驗證，同時基于多目標規(guī)劃建模創(chuàng)新性地改進振動磨機的激勵方式，旨在研制碎磨效果更優(yōu)

3、、工程適用性更強的新型高效振動磨機。
　　本文首先分析了振動磨機的工作原理，研究了超微粉體技術(shù)及振動磨的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，并對振動磨制超微粉體中存在的問題進行剖析，確定論文的研究重點。
　　其次，基于磨機工作原理確定目標優(yōu)化參數(shù)，結(jié)合單顆粒碎磨理論和磨介運動學原理對振動磨機碎磨腔內(nèi)磨介的運動特性進行深入研究，利用基于EDEM的振動磨機碎磨正交試驗對磨機碎磨效果與優(yōu)化目標參數(shù)間的關(guān)系進行定量分析，對試驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計回歸分析，建立

4、電機輸出轉(zhuǎn)速、機體振幅與物料破碎參數(shù)間的代數(shù)耦合關(guān)系式，為振動磨機性能參數(shù)的多成分組合優(yōu)化提供理論支撐及評價指標。
　　再次，根據(jù)普通偏心振動磨機簡化力學模型，探討磨機機體運動特性，分析機體運動中蘊涵的非線性行為，創(chuàng)新性地提出變失徑變轉(zhuǎn)速的雙變激振新型振動磨機。以新型振動磨機為研究對象，建立磨機的Adams虛擬樣機模型并通過激光位移試驗驗證模型的有效性。接著基于Adams模型進行多工況仿真試驗，深入分析電機輸出轉(zhuǎn)速、激振塊矢徑對新

5、型振動磨機碎磨效果的影響，對比各工況下磨機的運動狀態(tài)從而確定最佳矢徑比和電機輸出轉(zhuǎn)速。選擇金剛石微粉作為雙變激振新型振動磨機優(yōu)化結(jié)果驗證試驗的材料進行多次物理樣機粉磨試驗，對比各試驗方案下的產(chǎn)品顆粒粒度大小及分布，結(jié)果表明優(yōu)化后的振動磨機碎磨產(chǎn)品平均粒徑最小且細顆粒含量多，驗證了雙變激振振動磨機優(yōu)化的有效性，實現(xiàn)了超微粉碎激勵優(yōu)化方法的研究。
　　最后，基于雙變激振新型振動磨多工況組合優(yōu)化的仿真分析和物理樣機試驗結(jié)果，進一步提出振