球磨机磨球运动学分析及对衬板影响的研究

论文摘要

球磨机是建材、冶金和选矿等许多行业中广泛使用的一种非常重要的机械。因此对球磨机工作理论的研究是非常有必要,由于球磨机的磨矿作用是通过磨球运动造成的,所以研究球磨机的工作理论首先要研究磨球的运动规律。而生产过程中球磨机衬板及磨球的消耗量在生产费用中占很大的比例,从经济效益和设备利用率来看,提高磨矿效率和减少衬板磨损量,可以大大降低生产成本。故本文的选题对磨矿生产具有非常积极的理论和现实意义。影响磨矿生产率的因素有很多,例如：转速、衬板型式、衬板材质、被磨矿料的性质、粉磨介质、填充率、磨球的配比及磨矿机的型式等等。衬板是球磨机最易受损部件,使用衬板不仅可以保护筒体,延长设备使用寿命,而且通过改变衬板的形状不同来控制磨球在筒体内的运动轨迹,并可以使磨球达到最佳运动状态来提高磨矿效率。本文主要通过理论研究的方法对球磨机工作原理及磨球的运动状态进行了详细的分析,并导出了磨球在理想状态下磨球做抛落运动时的运动轨迹方程及冲击速度、冲击角度等；由分析磨球自转速度得出,在实际过程中各层之间磨球运动是存在滑动的。同时在研究球磨机磨球的运动学原理基础上,探讨了磨球的运动状态和衬板结构形式之间的关系,并得出了衬板结构设计的几点依据。这对于合理设计衬板结构降低衬板磨损量有着重要的意义。文中建立了一个衬板寿命预测模型,得出衬板磨损量主要受哪些因素的影响,具有一定的使用创新性。另一方面研究了磨球对衬板的冲击作用,利用有限元分析软件ANSYS对衬板所受的冲击磨料磨损过程进行了仿真,利用有限元分析后处理的计算结果得出了不同时间节点的位移及应力等各种云图。验证了冲击磨料磨损的特点,也证实了软件的实用性和可靠性。并从材料的力学性能角度对材料发生的磨损机制进行了探讨。这对合理选材、正确的组织设计、提高材料耐磨性有重要的实际意义,同时也为从理论上研究冲击磨料磨损的失效机制提供了部分依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究的背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 球磨机介质工作理论及发展
• 1.2.2 衬板的材质发展现状
• 1.2.3 衬板结构研究现状
• 1.3 存在的问题
• 1.4 论文研究的方法及主要内容
• 第二章 球磨机磨球运动规律理论分析
• 2.1 球磨机的结构与转速
• 2.1.1 球磨机结构简介
• 2.1.2 球磨机的临界转速
• 2.2 磨球在球磨机中的运动状态
• 2.3 球磨机工作时磨球的运动理论分析
• 2.3.1 磨球的受力与运动
• 2.3.2 磨球作抛落运动时的轨迹分析
• 2.4 磨球工作时的冲击应力特性
• 2.4.1 磨球的冲击速度的分析
• 2.4.2 磨球的冲击功大小分析
• 2.4.3 磨球的冲击角度
• 2.5 实际过程中球磨机磨球的运动状态
• 2.6 本章小结
• 第三章 球磨机衬板分析与参数计算
• 3.1 衬板常见结构及固定方式
• 3.2 衬板主要失效形式
• 3.2.1 磨损失效
• 3.2.2 断裂失效
• 3.2.3 凸起变形
• 3.2.4 腐蚀
• 3.3 影响衬板失效的因素
• 3.4 球磨机衬板的受力
• 3.5 衬板结构设计的依据
• 3.6 沟槽衬板主要参数设计方法
• 3.7 衬板寿命预测模型的研究
• 3.8 本章小结
• 第四章 衬板冲击磨料磨损的有限元分析
• 4.1 有关瞬态动力学问题求解概述
• 4.2 模型的建立
• 4.3 瞬态结构分析与讨论
• 4.4 能量的分析计算
• 4.5 本章小结
• 第五章 结束语
• 5.1 全文总结
• 5.2 论文存在的不足
• 参考文献
• 致谢
• 作者在攻读硕士学位期间发表的论文