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振动磨设计方案蓝图

作者:济南海博    发布时间:2021-05-01 13:08:53    浏览量:

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实验室用振动磨碳化钨磨盘压样机破碎机、粉碎机、烘箱、马弗炉强度测定仪

振动磨弹簧寿命研究(图1)

制样机研磨原理2.0(图2)

振动磨 ZDM-100(图3)                        振动磨 ZDM-100(图4)

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振动磨设计方案蓝图(图5)

影响振动磨机粉磨效率的参数主要有振动频率、振动幅度、磨机功率、磨筒容量、介质填充率、进出料粒度和物料物性参数等。除此之外,磨机自身往往也存在一些问题,影响磨机工作效率,解决现有问题并在工艺研究的基础上进行设备优化十分必要。1.3.1 存在的问题。

现阶段,国内振动磨机使用较为广泛,基本上能满足使用要求,但也存在着一些问题,主要有以下几个方面:

(1)设备主要受力部件(如弹簧和轴承等)的寿命问题。工作时,为了达到一定的振动强度,往往要求磨机有足够大的振幅,但为了减少弹簧的损坏又要求减小弹簧的横向振动受力,因此形成一个自相矛盾的情况。轴承内部部件间存在高频冲击,造成轴承发热、滚子点蚀,甚至使轴出现偏心,加速设备的损坏。

(2)能量利用率低的问题。粉磨过程中会产生大量的热,约有 95%~99%以上的能量会以热能的形式散失掉,能量有效利用率仅占 0.6%~3%[4]。同时实际工作过程中,激振力首先作用在磨腔上,进而带动其内的磨介和物料间产生冲击研磨,因此磨腔及附属设备等不必要的参振质量较大,造成不必要的振动能量浪费,应用于破碎的能量相对较少。

(3)激振强度和冲击研磨概率的问题。现有振动磨机的振动强度不易过大,否则会增加对设备的要求,同时单纯的增加振动强度对粉磨后期效果影响较小;磨介的研磨效果以冲击研磨为主,其旋转研磨效果不好;磨介的运动轨迹有一定的随机性,只有部分磨介可利用选择破碎理论,其余磨介的冲击研磨效果并不理想。

合考虑现状,本文在结合振动磨机、搅拌磨和辊磨机的基础上,综合其优点进行

方案设计:

(1)参考搅拌磨内部搅拌的原理,使振动磨机的振动研磨过程直接发生在磨腔部,以物料研磨用能为主,减少整机的参振质量,减少其他不必要的振动能量损失。

(2)通过激振力直接作用在磨介上,使磨介在磨腔内部主动研磨的形式,降低振动强度对磨机振幅的要求,减少弹簧的横向振动,在一定程度上增加弹簧的使用寿命。

(3)通过对压辊磨的分析,使振动磨机的磨介在产生冲击的同时产生较好的旋研磨效果,即适当增加磨介冲击力和磨介旋转动能。磨介冲击力的增大有利于实现物料颗粒粒径较大阶段的研磨,旋转动能的增大会增强剪切效果而有利于实现物料颗粒粒径较小阶段的精细研磨[19]。

振动磨设计方案蓝图(图6)

偏心块和偏心甩锤在电机带动下在磨腔内部做高速回转运动。物料在偏心甩锤的带动下做回转运动和上下翻转运动。物料受偏心甩锤的冲击、摩擦、剪切和一定的辊压作用力,这些作用力随机作用在物料及其内部的缺陷处,充分利用选择性破碎理论和断裂力学理论进行破碎。磨腔和动支架通过弹簧固定在机架上,并在偏心甩锤与磨腔间的碰撞力的作用下振动。

偏心块和偏心甩锤在摆动轴上固定的相对位置确保了摆动轴的竖直状态,因此激振力和偏心甩锤磨腔间的碰撞力主要作用在水平方向。立式振动磨机工作原理简图如图 2-2所示:磨腔在碰撞力的作用下产生圆周方向的回转运动和绕 x 轴、y 轴的摇摆振动,即空间的摇摆振动。根据前文的结构设计,利用 SolidWorks 软件分别完成磨机零部件的三维建模,并完成整机的装配。三维模型的建立可直观的表达立式振动磨机的结构,同时也可为后续有限元分析和虚拟样机动力学仿真分析提供模型,因此在设计过程中进行了适当的简化。

振动磨设计方案蓝图(图7)

振动磨设计方案蓝图(图8)

本章首先对振动磨机的相关破碎理论及方法进行阐述,并基于此提出新型立式振磨机的设计方案,然后对其动力学分析做出计算,主要包括破碎强度的分析、偏心块和偏心甩锤的水平激振力的计算、碰撞力和碰撞力矩的计算、水平面内的振动微分方程的建立与求解、绕 x、y 轴转动微分方程的建立与求解、磨腔振动轨迹的计算;然后对磨机主要设备进行设计,主要包括:电机选型、偏心甩锤的设计、偏心块的设计、万向联轴器的选型和磨腔的设计,最后利用 SolidWorks 三维绘图软件完成了磨机零部件的三维设计和整机的装配体模型。

振动磨设计方案蓝图(图9)

碰撞力是指偏心甩锤(磨介)与磨腔间的碰撞力,在粉磨过程碰撞力对物料的是磨机对物料施加的主要作用力,当碰撞力对物料的作用大于其压坏强度或者达到其疲劳强度并受交变循环载荷作用时,物料就会破碎。对传统振动磨机,在物料粉磨初始阶段物料粒径较大时宜采用大振幅低频率,即适当增大撞击力减小冲击频率。由图3-4可知。

振动磨设计方案蓝图(图10)

偏心甩锤在激振力作用下,产生冲击力,此时偏心甩锤在冲击力和旋转的双重作用下对物料产生剪切力,对物料产生摩擦,更有利于物料内部裂纹的扩展和产生,因此相对而言更有利粒度较细阶段物料的磨碎,即更有利于细磨。由图3-6可知,磨机旋转动能最大值和最小值分别为6247.85J和5195.19J,磨机工作经过初始阶段由静止到运动的转变后,偏心甩锤旋转动能逐渐趋于稳定,稳定后旋转动能约为5694.26J。