统计共振理论在振动磨机中颗粒碰撞行为优化中的应用

作     者：姜志宏 龚哲 JIANG Zhihong;GONG Zhe

作者机构：江西理工大学机电工程学院江西赣州341000 江西省矿冶机电工程技术研究中心江西赣州341000 

出 版 物：《有色金属（选矿部分）》 (Nonferrous Metals（Mineral Processing Section）)

年 卷 期：2024年第8期

页      面：115-121页

学科分类：081901[工学-采矿工程] 0819[工学-矿业工程] 08[工学] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(52364025) 江西省重点研发计划项目(20181ACE50034) 

主　　题：振动磨机 统计共振 离散单元法 参数优化 

摘      要：振动磨机在粉体研磨领域中具有广泛的应用,其性能直接影响到产品的质量和生产效率。为优化振动磨机中颗粒的碰撞行为,提高振动磨机的研磨效率,结合统计共振理论对振动磨机进行动力学分析,发现当振动磨机的结构参数确定的情况下,统计共振效应的产生仅与振动磨机的激振频率、腔体内介质质量及介质影响系数有关。为进一步明确统计共振的发生条件,以填充率、颗粒粒径和振动频率为变量因素,对ZM-10型振动磨机磨腔内颗粒运动进行了三因素10水平的仿真模拟试验。通过分析仿真结果得到填充率、颗粒粒径和振动频率三种因素变化下平均碰撞频率及能量转移比率的变化趋势,并且发现在颗粒粒径和激振频率发生变化的过程中,出现了统计共振效应。运用统计共振理论,从碰撞的数量与质量两个维度对颗粒碰撞行为进行分析,发现当ZM-10型振动磨机的作业参数为填充率75%、激振频率16 Hz、磨介粒径8 mm时,颗粒的碰撞频率和能量转移比率为综合最高。通过实际的破碎试验验证,参数优化后的振动磨机的破碎效率提升了23.43%,同时,产品颗粒粒径的分布也得到了明显改善。这一研究为振动磨机工艺的优化提供了一种新的思路。