冲击式破碎机的模拟与仿真研究

论文摘要

本文针对目前破碎机能耗高、效率低等问题,以冲击式破碎机为研究对象,采用力学分析和实验相结合的方法,综合国内外冲击式破碎机的数学模型,重点研究了冲击式破碎机的模拟与仿真。文中通过力学分析,对物料颗粒内的应力和破碎效果之间的规律进行探讨,分析物料可能发生破坏的部位和形式,建立起物料破碎的能耗模型;从概率论角度,应用离散单元法计算叶轮作用下的受压与受剪应力的碎裂概率,建立颗粒的碎裂概率模型;采用断裂力学理论,从裂纹角度入手,提出物料破碎后的产品粒度方程,指出破碎产品的筛下累积百分率,与物料颗粒性质、输入能量和给料粒度有关;根据叶轮转速、给料率及叶轮与物料的接触位置关系,用实验方法测定多种转速和给料率下的破碎机的功耗和粒度级别,对能耗和粒度方程进行了验证,证明了理论分析的正确性,并为仿真模型提供分析比较的数据;分析不同叶轮速率下的颗粒受力状况,优化破碎机模型;破碎机模拟结果与实验结论符合程度较好,说明用离散元法来建立破碎机仿真模型是可行的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 粉碎数学模型概述
• 1.2 论文选题的依据
• 1.2.1 冲击式破碎机发展存在的问题
• 1.2.2 冲击式破碎机仿真模型的应用前景及意义
• 1.3 本论文研究方法及内容
• 2 物料粉碎机理的研究
• 2.1 物料颗粒粉碎过程的研究
• 2.2 物料破碎成多颗粒流的机理分析
• 2.3 破碎产物粒度分布的规律研究
• 2.4 本章小结
• 3 冲击式破碎机粉碎过程数学模型的建立
• 3.1 基于概率论的破碎解离过程的分析
• 3.2 冲击破碎机内多相物料破碎解离模型的建立
• 3.2.1 单粒径颗粒破碎成单粒径子颗粒的解离过程分析
• 3.2.2 单粒径颗粒破碎成多粒径颗粒非优先解离模型的建立
• 3.2.3 冲击式破碎机内颗粒优先解离模型的建立
• 3.3 冲击式破碎机内破碎过程的数值模拟方法
• 3.4 冲击式破碎机破碎产品粒度分布的数值预测方法
• 3.4.1 物料破碎后颗粒组分分布变化的预测模型
• 3.4.2 合并解离模型对破碎产物粒度分布的预测
• 3.5 破碎实验对粉碎数学模型的测试
• 3.6 本章小结
• 4 冲击式破碎机三维模拟及实验研究
• 4.1 三维模拟软件（PFC3D）仿真冲击式破碎机的理论基础研究
• 4.2 三维冲击式破碎机模型的建立
• 4.3 模拟程序对冲击式破碎机内颗粒动力学的研究
• 4.3.1 冲击式破碎机冲击能与颗粒粒径关系的研究
• 4.3.2 冲击式破碎机冲击能与给料位置关系的研究
• 4.3.3 冲击式破碎机内颗粒动力学的研究
• 4.3.4 冲击式破碎机内冲击能量的分布研究
• 4.4 影响冲击式破碎机内物料破碎的因素分析
• 4.5 本章小结
• 5 冲击式破碎机仿真效果的分析研究
• 5.1 冲击式破碎机粒度分布模型的研究
• 5.1.1 粒度分布模型内的质量平衡研究
• 5.1.2 粒度分布模型参数的研究
• 5.1.3 冲击破碎机内冲击能分布的评估
• 5.2 冲击式破碎机仿真效果分析与讨论
• 5.3 本章小结
• 6 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献