破碎机内衬板耐磨性的计算机模拟与优化

论文摘要

破碎机被广泛用于冶金、矿山、煤炭、水利、建筑、建材、环保和化工等行业,是一种非常重要的机械。随着我国冶金工业的迅速发展,矿石的开采量和需要入选的矿石会日益增多,因此,所需要的破碎机的数量也越来越多。由于破碎机的增多,其衬板的消耗量也随之增加。在破碎机中最易磨损的零件是动锥和定锥的衬板,由于工作时,衬板受到矿石的挤压和冲击,所以较快,寿命短。这样,不仅增加了衬板的消耗量而且因为需要经常更换易损件或因备件供应不及时,从而降低了破碎机运转作业率。从经济效益和设备利用率来看,提高碎矿效率和减少衬板磨损量,可以大大降低生产成本。因此设计一种寿命更长的耐磨衬板是十分迫切的事。而在这之前,需要对衬板的耐磨性进行分析。随着计算机技术的发展,一些模拟与优化软件随之涌现,在实验室中对破碎机衬板耐磨性的模拟与优化也变成可能,故本文的选题对碎矿生产具有非常积极的理论和现实意义。本文主要通过理论研究的方法叙述了磨损的分类,得出了圆锥破碎机衬板的磨损属于磨料磨损。通过实际工况、分析已磨损的破碎机衬板的表面形貌和亚表面组织结构的变化等来探讨磨损机制,得到圆锥破碎机衬板的磨损机制为：切削磨损、塑变磨损与疲劳磨损3种共存。同时在研究破碎机衬板运动学原理的基础上,探讨衬板破碎矿石所受的破碎力,并通过建立衬板耐磨性的数学模型,运用MATLAB数学软件对所建立的数学模型进行参数计算,得出衬板的耐磨寿命曲线,这对提高衬板耐磨性有很大的参考价值。另一方面通过对圆锥破碎机衬板原材料中的各元素的含量,配比进行优化,并进行合金化,从经济性和实用性两方面考虑,得出更优秀的耐磨衬板材质。根据非光滑体表在运动时有减阻耐磨的作用,将光滑表面衬板设计成波纹型表面衬板,利用ANSYS软件计算二者的等效应力,得出波纹型衬板更能减少衬板的磨损。通过对衬板的厚度,锥面间宽度等建立数学模型来进行优化,提高衬板的耐磨性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 序言
• 1.2 选题背景及意义
• 1.3 国内外研究现状和发展状态
• 1.4 存在的问题
• 1.5 论文研究的方法及主要内容
• 第2章 圆锥破碎机衬板的磨损失效分析
• 2.1 磨损的分类
• 2.1.1 冲击磨损
• 2.1.2 剥层磨损
• 2.1.3 磨料磨损
• 2.2 衬板磨损表面形貌的观察与分析
• 2.2.1 表面硬化
• k'>2.2.2 冷作硬化与冲击值α_k
• 2.2.3 亚表层组织结构变化及磨屑的形成
• 2.3 衬板的磨损机制与矿石特性
• 2.4 本章小结
• 第3章 内衬板耐磨性的计算机模拟
• 3.1 圆锥破碎机运动学
• 3.1.1 动锥的简谐运动
• 3.2 破碎力计算
• 3.2.1 破碎腔中的横向破碎力计算
• 3.2.2 破碎腔中的纵向破碎力计算
• 3.3 衬板耐磨性寿命的模拟
• 3.4 本章小结
• 第4章 衬板耐磨性的优化
• 4.1 衬板的材质优化
• 4.1.1 衬板材质选择依据
• 4.1.2 破碎机衬板材质设计
• 4.2 衬板的表面几何形态优化
• 4.2.1 ANSYS的简介
• 4.2.2 表面近似平滑的衬板有限元分析
• 4.2.3 非光滑表面（波纹型）的衬板的有限元分析
• 4.3 衬板的厚度优化
• 4.4 锥面间宽度的优化
• 4.5 本章小结
• 第5章 结论与展望
• 5.1 工作总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢