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偏心辊式破碎机生产率理论分析和试验研究

重型机械 2024年第4期 50-54页

作者：吴述伟王帅刘刚刘正彬石鹏李宪龙郑东侠吉林大学机械与航空航天工程学院吉林长春130025 吉林大学生物与农业工程学院吉林长春130025 北方重工集团有限公司辽宁沈阳110000

生产率作为衡量破碎机性能的重要指标之一,其对于指导生产实践具有重大意义。然而,目前关于偏心辊式破碎机的研究较少,生产率计算方法不明确。通过分析破碎辊体的运动方式,建立了辊体的动力学模型、物料的流动模型,在此基础之上建立了... 详细信息

生产率作为衡量破碎机性能的重要指标之一,其对于指导生产实践具有重大意义。然而,目前关于偏心辊式破碎机的研究较少,生产率计算方法不明确。通过分析破碎辊体的运动方式,建立了辊体的动力学模型、物料的流动模型,在此基础之上建立了偏心辊式破碎机的生产率计算方法。最后,通过实验室试验验证其有效性,结果表明,该计算方法能有效计算偏心辊式破碎机的生产率。

关键词：偏心辊式破碎机生产率运动学分析破碎模型

基于GAF-ResNeXt的偏心辊式破碎机状态识别方法

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重型机械 2024年第4期 55-59页

作者：毛逸维叶龙吴叶伟刘万华王帅热孜艳木·吐尔逊吉林大学机械与航空航天工程学院吉林长春130025 北方重工集团有限公司辽宁沈阳110000 吉林大学生物与农业工程学院吉林长春130025

偏心辊式破碎机需要在恶劣的环境下长时间连续作业,因此进行偏心辊式破碎机的状态识别对保证破碎机安全、稳定、高效的运行具有重大意义。基于试验数据建立了偏心辊式破碎机工况数据集,设计了基于GAF-ResNeXt的偏心辊式破碎机状态识别方... 详细信息

偏心辊式破碎机需要在恶劣的环境下长时间连续作业,因此进行偏心辊式破碎机的状态识别对保证破碎机安全、稳定、高效的运行具有重大意义。基于试验数据建立了偏心辊式破碎机工况数据集,设计了基于GAF-ResNeXt的偏心辊式破碎机状态识别方法,并通过数据集验证了识别方法的有效性。

关键词：偏心辊式破碎机格拉姆角场卷积神经网络状态识别

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偏心辊式破碎机关键部件强度分析及试验研究

偏心辊式破碎机关键部件强度分析及试验研究

作者：王玉宽吉林大学

学位级别：硕士

偏心辊式破碎机是近年来德国研制的新型粗碎破碎机,相对于颚式破碎机、旋回式破碎机和圆锥式破碎机拥有效率高、整体结构尺寸紧凑、能耗低和平衡性强的优点,具有极高研究价值。目前,对于偏心辊式破碎机关键部件强度分析及疲劳寿命预测... 详细信息

偏心辊式破碎机是近年来德国研制的新型粗碎破碎机,相对于颚式破碎机、旋回式破碎机和圆锥式破碎机拥有效率高、整体结构尺寸紧凑、能耗低和平衡性强的优点,具有极高研究价值。目前,对于偏心辊式破碎机关键部件强度分析及疲劳寿命预测的方法尚未明确,因此需要提出对应分析方法。本文结合国家自然科学基金项目(No.52375098)和沈阳市揭榜挂帅项目“偏心辊式破碎机关键技术攻关”(No.22316120),以偏心辊式破碎机关键部件强度分析和寿命预测为目的,进行研究内容如下:介绍了偏心辊式破碎机的工作原理及组成,描述了物料在破碎腔内的破碎过程以及不同运动形式对于破碎过程的影响。当物料破碎区域处于下颚板中部时,此时破碎腔内破碎力分布较为均匀,破碎效果较好。分析了腔型设计的主要参数,确定破碎腔的划分依据,在此基础上提出基于物料强度特性与啮合角度的腔型设计方法。通过腔型特征曲线对比分析,阐述不同腔型结构下破碎行为主要发生区域的不同,当主要破碎区域发生在下颚板中上部时,破碎机拥有更高生产率和更合理的破碎力分布。通过样机试验的方法对下颚板压力、生产率和功率进行分析,验证理论与仿真的一致性。利用离散元、多体动力学和有限元共同计算的方法对偏心辊式破碎机进行强度分析,通过下颚板与支撑轴之间的压力传感器数据校准离散元方法中的粘结参数,提出基于CNN转置卷积神经网络的粘结参数标定方法,平均标定误差为4.7%。在此基础上,提出一种简化辊体复杂表面结构的方法,即基于无监督机器学习算法K-mean++的破碎力聚类方法,用来简化辊体表面结构。网格质量提高3.8%;力的加载点由6550个作用点简化为6个作用区域。通过下颚板压力分布规律与校准的仿真模型提取辊体主轴的载荷-时间历程,对载荷的均值和幅值进行独立性检验,获取联合概率密度函数,进而编制载荷谱。结合材料S-N曲线和线性累计损伤理论对辊体主轴的疲劳寿命进行预测。综上所述,本文以提高破碎设备整体强度特性为主要研究目标。通过揭示腔型结构对破碎力的影响,进而提出一种改善受力分布的腔型设计方法。在此基础上,利用多体动力学、离散元和有限元方法对辊体主轴危险截面、极值应力和剩余疲劳寿命进行分析。论文的研究工作为偏心辊式破碎机开发提供了参考。

关键词：偏心辊式破碎机强度分析腔型结构机器学习卷积神经网络

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偏心辊式破碎机动态性能仿真及疲劳寿命预测

偏心辊式破碎机动态性能仿真及疲劳寿命预测

作者：刘宏男吉林大学

学位级别：硕士

破碎机械在矿山、冶金、化工等领域占有十分重要的地位。随着现代工业需求的不断提高,在实现破碎功能的前提下,开始不断追求破碎功率、破碎生产率等性能指标的卓越性。偏心辊式破碎机作为一种新型的破碎机械,具备优秀的破碎性能的同时... 详细信息

破碎机械在矿山、冶金、化工等领域占有十分重要的地位。随着现代工业需求的不断提高,在实现破碎功能的前提下,开始不断追求破碎功率、破碎生产率等性能指标的卓越性。偏心辊式破碎机作为一种新型的破碎机械,具备优秀的破碎性能的同时还具备一次破碎完成粗中碎的可能性。然而与偏心辊式破碎机直接相关的研究成果很少,设计理论不完善,故探究偏心辊式破碎机动态特性及进行关键零部件的疲劳寿命预测十分必要,不仅能够填补相关领域空白,还能为偏心辊式破碎机结构优化提供指导。本文以新型破碎机械—偏心辊式破碎机作为研究对象,旨在探究偏心辊式破碎机动态性能并对关键零部件进行疲劳寿命预测。本文主要研究内容如下:介绍了偏心辊式破碎机结构及工作原理,着重说明了飞轮机构对于间歇工作机械载荷均匀性的影响及其一般性设计方法,实现了偏心辊式破碎机结构设计及虚拟样机模型搭建。针对偏心辊式破碎机回转部进行动载荷计算,推导出辊体绝对转速计算式及偏心辊式破碎机的动力学方程。推导了三相异步感应电机的基本动态方程,基于MATLAB/Simulink模块完成电机虚拟模型搭建。通过Recur Dyn建立偏心辊式破碎机虚拟样机的Simulink模块,并建立了Recur Dyn与Simulink间数据传递。完成了偏心辊式破碎机的机电耦合仿真,模拟并分析了机电耦合状态下的辊体启动及相对稳定工况下的机电特性,得到了回转部的动载荷特性。最后通过样机试验平台进行样机试验,验证了理论及仿真分析的正确性。为进行有载状态下辊体主轴的柔性体分析,在EDEM环境下生成离散物料,在Recur Dyn环境下进行偏心辊式破碎机模型建立及辊体主轴的柔性体网格划分,实现了DEM-MFBD耦合仿真分析。仿真得到了柔性主轴有载工作状态下的应力分布云图,并对辊体主轴危险截面最大应力点的应力曲线进行分析,为辊体主轴的优化提供参考。介绍了疲劳损伤理论及进行构件疲劳分析的方法,利用DEM-MFBD耦合分析的计算结果,利用Recur Dyn中Durability模块,实现了对辊体主轴的疲劳寿命分析,得到辊体主轴的寿命云图,并分析得到辊体主轴在工作状态下的疲劳工作寿命。本文针对新型破碎机械—偏心辊式破碎机动态性能仿真方面的研究主要涉及回转构件动载荷问题及刚柔耦合分析问题,并对主要零部件进行了疲劳寿命预测,本文的研究内容为后续研究类似问题提供了参考。

关键词：偏心辊式破碎机动态性能动载荷机电耦合刚柔耦合疲劳分析

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偏心辊式破碎机动态性能分析及试验研究

偏心辊式破碎机动态性能分析及试验研究

作者：范龙飞吉林大学

学位级别：硕士

偏心辊式破碎机是一种高效率的新型破碎设备,相较于旋回破碎机与颚式破碎机等传统的破碎机,偏心辊式破碎机的高度显著降低,能量利用率显著提高。本文对偏心辊式破碎机的破碎机理进行研究,对破碎腔内的物料进行运动学和动力学分析,建立... 详细信息

偏心辊式破碎机是一种高效率的新型破碎设备,相较于旋回破碎机与颚式破碎机等传统的破碎机,偏心辊式破碎机的高度显著降低,能量利用率显著提高。本文对偏心辊式破碎机的破碎机理进行研究,对破碎腔内的物料进行运动学和动力学分析,建立偏心辊式破碎机的生产率模型;对辊体表面所受破碎力的性质进行研究,建立偏心辊式破碎机的功耗模型;针对偏心辊式破碎机的运动特性,总结得到偏心辊式破碎机破碎腔的参数化设计流程;搭建偏心辊式破碎机样机试验平台,根据多种工况下偏心辊式破碎机的性能表现对理论模型进行评价。首先综述偏心辊式破碎机的发展过程,并阐述破碎机理、破碎机性能的国内外研究现状。根据偏心辊式破碎机的工作原理,分析得到辊体表面点的运动规律和压缩破碎过程,推导得到破碎腔中物料的运动学和动力学方程,并对物料的运动轨迹进行绘制,进而分析得到偏心辊式破碎机的物料运动模型。基于偏心辊式破碎机的结构,建立堵塞水平处物料的纵向速度分布模型。基于堵塞水平处物料的全周期运动分布模型和密度模型,通过积分建立偏心辊式破碎机的理论产量模型。针对不同工作参数下破碎腔内物料的运动轨迹和最大破碎力模型,建立偏心辊式破碎机的功耗模型。应用偏心辊式破碎机的理论产量模型和功耗模型,计算了某型偏心辊式破碎机的理论产量与功耗。针对偏心辊式破碎机的运动特性,提出偏心辊式破碎机破碎腔的“尺寸参数”和“外形参数”,总结得到偏心辊式破碎机破碎腔的参数化设计流程。为探究在实际工作状态下偏心辊式破碎机的性能参数,搭建样机试验平台,通过试验对理论模型的准确性进行评价。利用Lab VIEW软件平台搭建数据交换系统,通过该系统对试验平台进行控制并采集试验数据。通过对比,样机试验结果与理论模型有较好的一致性。本文对偏心辊式破碎机的工作原理进行研究,对偏心辊式破碎机辊子表面点的运动方程进行推导。对破碎腔内的物料进行运动学与动力学分析,建立偏心辊式破碎机破碎腔内物料的运动模型。基于总体平衡原理对偏心辊式破碎机产品的粒度进行预测,通过本构关系试验得到物料密度与粒度分布之间的关系,通过积分建立偏心辊式破碎机的产量模型。基于破碎腔内物料的最大破碎力模型与物料的运动轨迹,建立偏心辊式破碎机的功耗模型。通过对偏心辊式破碎机破碎腔的特点进行分析,总结得到偏心辊式破碎机破碎腔的参数化设计流程。搭建偏心辊式破碎机样机试验平台,并进行不同工况下的样机生产试验,验证了偏心辊式破碎机的产量模型和功耗模型。论文的研究方法可以为偏心辊式破碎机的破碎机理研究提供参考。

关键词：偏心辊式破碎机动力学离散元性能分析试验研究