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

1、振動(dòng)磨制備粉體是利用研磨介質(zhì)在筒體以一定振幅和振動(dòng)頻率激勵(lì)下對(duì)被磨物料進(jìn)行沖擊、摩擦、剪切等作用而使顆粒粉碎。偏心式振動(dòng)磨用振動(dòng)電機(jī)代替激振器，并將振動(dòng)電機(jī)偏離機(jī)體重心，使機(jī)體產(chǎn)生一種橢圓運(yùn)動(dòng)軌跡，從而強(qiáng)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(dòng)系統(tǒng)，偏心雙質(zhì)體振動(dòng)磨的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)和離散介質(zhì)運(yùn)動(dòng)狀況一直是研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。采用傳統(tǒng)的理論建模方法進(jìn)行分析，誤差較大且介質(zhì)運(yùn)動(dòng)形式不直觀;同時(shí)也造成振動(dòng)磨研磨過程中參數(shù)

2、設(shè)定不合理，出現(xiàn)粉體顆粒細(xì)化存在極限和粉體團(tuán)聚問題。因此對(duì)雙質(zhì)體振動(dòng)磨動(dòng)力學(xué)的有效分析和離散研磨介質(zhì)動(dòng)力學(xué)的合理建模是實(shí)現(xiàn)振動(dòng)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(shí)也是本文所要研究的主要內(nèi)容。論文采用仿真和試驗(yàn)相結(jié)合的方法，對(duì)偏心雙質(zhì)體振動(dòng)磨動(dòng)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(dòng)磨的6自由度動(dòng)力學(xué)模型，基于拉格朗日方程獲得了系統(tǒng)的振動(dòng)微分方程，通過數(shù)值分析方法求解了振動(dòng)磨系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)

3、響應(yīng)，擬合了磨機(jī)穩(wěn)定工作下上質(zhì)體的運(yùn)動(dòng)方程，并通過振動(dòng)信號(hào)測(cè)試驗(yàn)證所建模型的有效性。此外，在振動(dòng)微分方程基礎(chǔ)上研究了偏心塊回轉(zhuǎn)半徑和轉(zhuǎn)速對(duì)系統(tǒng)振動(dòng)幅值和振動(dòng)強(qiáng)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(qiáng)，改善粉磨效率。
　　其次，在之前得到振動(dòng)磨簡(jiǎn)體運(yùn)動(dòng)學(xué)方程的基礎(chǔ)上，利用離散單元法對(duì)雙質(zhì)體振動(dòng)磨筒內(nèi)散體介質(zhì)進(jìn)行建模，仿真得到在實(shí)際工況下介質(zhì)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，并對(duì)離散元模型有效性進(jìn)行驗(yàn)證。此外，利用仿真過程中監(jiān)測(cè)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(jìn)一步提高粉磨效率奠定基礎(chǔ)。
　　再次，針對(duì)振動(dòng)磨粉磨作業(yè)過程中顆粒細(xì)化存在極限和團(tuán)聚兩大問題，對(duì)振動(dòng)磨的粉碎機(jī)理進(jìn)行深入分析，并通過之前建立的離散元模型研究振動(dòng)幅值和振動(dòng)頻率對(duì)粉磨產(chǎn)生的影響。研究得出，增加振動(dòng)幅值可以顯著提高研磨效率，增加振動(dòng)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(dòng)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