基于EDEM的反击式破碎机参数分析与结构优化

作     者：胡名亮 

作者单位：江西理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：黄鹏鹏

授予年度：2016年

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

主      题：离散元 反击式破碎机 正交设计 破碎效率 能耗 优化 

摘      要：破碎机是物料破碎的关键设备,其破碎矿物的效率及能耗是衡量破碎技术水平的重要指标,因此,对破碎机的破碎效率及能耗进行深入分析研究,对提高破碎设备的设计与应用水平具有重要意义。以反击式破碎机为研究对象,以降低破碎能耗,提高破碎效率为研究目标,以EDEM离散单元基本算法及单颗粒碰撞破碎理论为理论依据,结合Ф500?400反击式破碎机及常见反击板齿形的三维模型,采用参数反演的方法在EDEM中进行了相关参数的设置,建立了的矿粒破碎模型。以此为基础,分析了不同填充率及不同颗粒粒径对颗粒破碎效果的影响;采用单一变量法,研究破碎机几何结构对破碎效果的影响;然后利用正交设计理论构造了以转子转数、第一级反击板夹角、第一级反击板齿角、第二级反击板齿角及板锤排数五因素为研究对象,以颗粒断裂键数量、单位能耗断裂键数为破碎评价指标的L1645正交设计仿真方案,实现了分别以二大破碎指标为因变量的五因素参数分析,通过逐步回归分析,讨论了主要影响因素对各破碎指标的影响趋势,得到了转速是影响能耗的主要因素;以破碎效率及能耗为优化目标,对转速、破碎机几何结构参数进行优化,最终得到一组能耗低破碎效率高的优化方案;再利用离散元软件,将优化方案与优化前方案的破碎效率及能耗进行仿真对比,综合分析及评价优化的效果;并通过变频器实现对优化方案的控制。研究工作得到了一些有益结果,具体如下:1.对颗粒粒径、填充率的仿真分析得出:破碎效率随着颗粒的填充率增加而增加,随着颗粒粒径的减小而增加;单位能耗断裂键数随着颗粒的填充率增加而增加,随着颗粒粒径的减小而增加。2.采用单一变量法对破碎机参数的仿真分析得出:破碎效率随着板锤排数的增加而降低,随着转子转速的提高而增加,随着第一级反击板夹角的增加而降低;单位能耗断裂键数随着板锤排数增加而减少,随着转子转速的增加而减少,随着第一级反击板夹角的增加而增加。3.通过正交设计分析得出颗粒断裂键数、总能耗、单位能耗断裂键数与五因素的影响关系,同时得出了影响颗粒断裂键的主要因素为板锤排数及转子转速,影响单位能耗断裂键数的主要因素为转子转速。4.对转速、破碎机几何结构参数进行优化,得出了破碎机转子转速为1100r/min、板锤排数为2排、第一级反击板夹角为123o、第一级反击板齿角100o、第二级反击板齿角251o时能耗低破碎效率高的优化方案;并对优化前后方案进行仿真分析对比。