颚式破碎机齿板齿形参数匹配研究

作     者：朱贤云 

作者单位：中南大学 

学位级别：硕士

导师姓名：母福生

授予年度：2014年

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

主      题：齿板齿形 破碎性能 有限元法 正交试验 离散元法 

摘      要：颚式破碎机齿板直接接触物料使其发生破碎,挤压破碎物料时伴随巨大的冲击载荷和剧烈的磨损现象,导致齿板是破碎过程中最易损耗的部件。齿板齿形对产品粒度、破碎力、粒形等指标都有影响,关乎企业的经济效益。然而,目前齿板齿形对破碎性能的影响机理与规律缺乏系统研究。因此,开展对齿板齿形的系统研究对颚式破碎机设计与应用有重要价值。 本文求解了不同物料状态下的破碎力与齿面应力,研究了齿形参数和参数组合对破碎性能的影响规律,获得最优齿形参数组合,并通过实验进行规律验证。主要内容如下： 1.使用材料力学与弹性力学理论求解单颗粒物料破碎的破碎力与齿面应力,包括单颗粒块体物料与单颗粒球形物料。基于Coulomb-Mohr强度理论提出多颗粒物料破碎状态下的齿面应力求解方法。 2.采用有限元法模拟单颗粒块体物料在齿板压缩动作下的裂纹拓展与破碎模式,深化对物料破碎行为的认识。获得单因素条件齿形参数对破碎性能的影响规律。数值模拟结果与理论计算结果吻合。 3.采用正交试验设计方法拟定模拟试验方案,使用离散元法模拟多颗粒破碎过程,研究齿形参数多因素对破碎力、齿面应力和破碎效果的影响规律。提出齿形体积比与齿形系数概念,研究表明齿形体积比与破碎性能有一定的相关性。分析表明影响综合指标的主要因素是齿底宽,其次是齿形角,并得到了最优参数组合;通过方差分析可知在多颗粒物料破碎过程中,齿底宽在0.1水平下对破碎的综合性能有较显著的影响,齿距和齿形角对物料破碎的综合性能有一定的影响。 4.对不同齿形参数条件下的单颗粒块体物料与多颗粒物料进行破碎实验,结果表明,块体物料破碎实验破碎力与理论计算值二者基本吻合,验证了块体物料破碎理论的正确性。多颗粒物料破碎力与齿形体积比有较好的关联度,验证了齿形体积比的提出及相关理论分析的正确性。