弛张筛筛板与颗粒碰撞行为研究

作     者：唐弦 

作者单位：太原理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：熊晓燕

授予年度：2021年

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

主      题：弛张筛 离散元法 湿煤聚团 筛面动力学 联合仿真 碰撞解聚 

摘      要：煤炭的开采中,煤炭一般具有一定的水分且细粒煤炭含量较高,导致了煤炭在筛分过程中会发生黏附成团和堵塞筛孔的现象,进而造成筛分环境恶化及筛分效率降低。弛张筛独特的聚氨酯筛板与相互交错的弛张运动,使筛面上运动的物料得到较大的抛射强度,能有效的实现潮湿细粒煤炭的筛分。目前对湿煤聚团与弛张筛筛板碰撞解聚的研究较为缓慢,为兼顾湿煤聚团的解聚与筛板的使用寿命,本文基于聚团筛分试验建立湿煤聚团离散元模型,并对筛板进行建模与动力学分析,然后建立离散元-动力学联合模拟并结合试验研究分析湿煤聚团与弛张筛筛板的碰撞解聚机理,并通过改变参数分析其影响因素。具体研究内容如下:(1)将一定质量的干燥原煤加水制备成质量含水量为10.5%的潮湿原煤,确定聚团结构并选取若干整体尺寸相近的湿煤聚团,干燥后用多层套筛进行筛分,统计聚团中心大颗粒和不同粒径范围的小颗粒的质量,再利用排水法测定煤的密度;基于实验数据与颗粒液桥力接触模型,并利用EDEM及其二次开发功能,建立更加模拟实际情况的中心非球形颗粒与非等径小颗粒粘结而成的湿煤聚团离散元模型,为湿煤聚团与弛张筛筛板碰撞分析提供合理的湿煤聚团模型。(2)通过对弛张筛筛面力学模型的分析,计算相邻两筛框的最大间距,结合弛张筛运动特性确定了筛板模型参数,及结构和运动参数的参考范围。建立柔性筛板模型,使用ANYSY Workbench分析了弛张筛筛面扰曲、应力的变化与分布规律,及速度与加速度最大时的分布规律,为后续联合仿真的参数设置提供了参考依据。(3)建立EDEM-RecurDyn联合仿真模拟湿煤聚团与柔性体弛张筛筛板碰撞解聚过程,对比分析了聚团与静止筛板和弛张筛板的碰撞解聚机理,结果表明湿煤聚团的解聚过程主要分为开始解聚阶段、快速解聚阶段、趋于稳定状态,柔性弛张筛板对聚团的碰撞解聚具有明显的增强作用。设计并搭建弛张筛原理试验台,将制备的湿煤聚团与静止筛板和弛张筛板进行碰撞,通过高速摄像机观察团聚体的碰撞解聚,试验与仿真结果具有良好的一致性,在一定程度上验证了仿真的有效性,并结合试验与仿真进一步分析湿煤聚团的解聚行为。(4)基于EDEM-RecurDyn联合仿真研究了不同偏心距,转速与小颗粒重力对湿煤聚团碰撞解聚的影响,并分析了聚团中不同粒径颗粒的解聚情况;结果表明在合理范围内增大弛张筛转速与偏心距能有效提高湿煤聚团的解聚程度和解聚速度,解聚程度随着小颗粒重力的增大而增大,细微颗粒的粘结是阻碍湿煤聚团解聚的主要因素。