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生活垃圾破碎机特性实验与数值模拟研究

生活垃圾破碎机特性实验与数值模拟研究

作者：裴钰合肥工业大学

学位级别：硕士

在城市生活垃圾进行二次利用之前,经常会进行垃圾破碎预处理。在城市生活垃圾破碎机的设计制造和使用的过程中,主要考虑的因素有破碎效果、扬尘问题,以及振动问题。本文研究设计了一种新型双轴偏轴可调速的城市生活垃圾破碎机,并利用实... 详细信息

在城市生活垃圾进行二次利用之前,经常会进行垃圾破碎预处理。在城市生活垃圾破碎机的设计制造和使用的过程中,主要考虑的因素有破碎效果、扬尘问题,以及振动问题。本文研究设计了一种新型双轴偏轴可调速的城市生活垃圾破碎机,并利用实验与数值模拟,对其破碎、扬尘抑制与振动特性进行了分析与优化。以刀片转速为研究对象,进行了单因素实验,结果显示刀片转速对破碎后的颗粒粒径有一定的影响。然后对破碎机进行了三因素(刀片距,轴距,转速)三水平的正交试验,结果表明低速破碎刀对物料的破碎效果较差;但随着转速的提升,小粒径颗粒在破碎后产品中的占比先提升后降低。基于计算流体力学,对所设计的城市生活垃圾破碎机内部的流场进行了模拟计算,研究分析扬尘抑制的方法。通过对不同工况下内部流场云图的分析,可知增大两破碎刀轴的轴间距,或减小刀片的转速可以减轻飞料现象。据此提出了偏轴破碎的优化设计方案,并进行了建模和模拟计算。可知偏轴设计的城市生活垃圾破碎机能够在尽量减轻入料口飞料现象的条件下,获得较高的刀片转速,同时偏轴设计的城市生活垃圾破碎机可使出料口处的物料能够较为集中地从中间部分下料。基于有限元分析理论对城市生活垃圾破碎机进行了模态分析,对其振动特性进行研究。通过分析,得出了破碎机前六阶的固有频率和振型;分析城市生活垃圾破碎机结构强度较为薄弱的区域为出料口挡板,其在破碎机优化后的转速范围内有两个共振频率点;在刀片最优转速工作区域中,电机及破碎刀片具有两组需要避免的转速。

关键词：城市生活垃圾破碎机破碎性能转速流场振动特性

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颚式破碎机齿板齿形参数匹配研究

颚式破碎机齿板齿形参数匹配研究

作者：朱贤云中南大学

学位级别：硕士

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... 详细信息

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。

关键词：齿板齿形破碎性能有限元法正交试验离散元法

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一种穿爆燃弹用钨合金材料的制备研究

一种穿爆燃弹用钨合金材料的制备研究

作者：彭琳茜沈阳理工大学

学位级别：硕士

本文制备了一种具有特殊性能的W-Ni-Fe合金,该合金可用作穿爆燃弹的弹体材料,使该弹能够引燃有防护的油箱以及引爆来袭导弹的战斗部。采用雾化干燥结合氢还原的方法制备了该钨合金材料,并通过XRD、扫描电镜、万能试验机、一级轻气炮等... 详细信息

本文制备了一种具有特殊性能的W-Ni-Fe合金,该合金可用作穿爆燃弹的弹体材料,使该弹能够引燃有防护的油箱以及引爆来袭导弹的战斗部。采用雾化干燥结合氢还原的方法制备了该钨合金材料,并通过XRD、扫描电镜、万能试验机、一级轻气炮等对材料的组织结构、力学性能、破碎性能等进行了分析和表征。主要结果如下:1.该W-Ni-Fe合金的密度为理论密度的98.4%9.2%,硬度为HRC365,通过分析不同烧结温度的组织结构,发现当温度低于1455℃时,合金中液相未出现,当温度为1455℃时,液相刚出现,W颗粒球化,其晶粒较小,约为20um,随着烧结温度的升高以及保温时间的延长,晶粒长大,当温度为1550℃时,晶粒尺寸约为50um。2.通过对比三种不同成分、不同烧结温度以及热处理前后样品的拉伸性能及延伸率。发现温度越高,样品的拉伸强度越好,当温度由1475℃升高到1525℃时,97W-Ni-Fe-X的拉伸强度从200MPa提高到820MPa;热处理后97W-Ni-Fe-X合金的拉伸强度由630MPa提高到820MPa;在同样的烧结条件下,97W-Ni-Fe的拉伸强度最高为910MPa,97W-Ni-Fe-X次之为820MPa,98W-Ni-Fe的拉伸强度最低,为755MPa,与普通钨合金相比,在同等烧结条件下,细晶钨合金的拉伸强度相当,延伸率降低约55%。3.通过靶试发现,97W-Ni-Fe-X合金在穿透5mm钢板后弹头开裂,弹底出现裂纹,有明显的破碎倾向,97W-Ni-Fe以及98W-Ni-Fe均没有出现裂纹,说明在同等的烧结条件下,97W-Ni-Fe-X的破碎性能更好。4.本文所制备的W-Ni-Fe合金与普通W-Ni-Fe合金相比,含有一定的破碎潜能,为进一步改进工艺条件,增加钨合金的破碎性奠定了良好的基础。

关键词： W-Ni-Fe 细晶破碎性能

果蔬物料破碎过程机理及破壁料理机系统优化研究

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果蔬物料破碎过程机理及破壁料理机系统优化研究

作者：谢文华华南理工大学

学位级别：硕士

破壁料理机是一种能够制作出多种饮品的新型家电,其最大的特点是电机的高转速导致的高出汁率、高营养存留和破壁后的高吸收率。在破壁料理机的使用过程中,由于不同品牌破壁料理机在设计上考虑不够周全,以及果蔬物料的皮渣留存,使得物料... 详细信息

破壁料理机是一种能够制作出多种饮品的新型家电,其最大的特点是电机的高转速导致的高出汁率、高营养存留和破壁后的高吸收率。在破壁料理机的使用过程中,由于不同品牌破壁料理机在设计上考虑不够周全,以及果蔬物料的皮渣留存,使得物料的破碎效果不理想,影响饮用的口感。因此,对破壁料理机的破碎性能进行研究,以提高果蔬物料的破壁率,具有实际应用的价值。本文首先从果蔬物料运动与变形的角度分析物料的有效破碎方式为剪切破碎,建立物料循环破碎的数学模型,确立了评价破壁料理机破碎性能的重要指标是能否形成一个良好的物料循环破碎系统。通过Solidworks软件建立破壁料理机的简化模型,基于多重参考系法来建立流场的控制方程,选用标准k-ε湍流模型,然后使用FLUENT软件对物料的剪切破碎进行流场的数值模拟。分析了料理机腔内流场的速度分布、湍动能分布及刀片附近速度及表面压力分布,总结得出了料理机破碎物料时腔内流体的运动规律。改变刀片的角度、扰流筋数目、转轴转速等结构参数,进行相应的数值模拟,得到刀片角度为30、单根扰流筋及转速为300 r/s的破壁料理机结构优化方案。然后选用一款塑料杯体的破壁料理机进行物料剪切破碎实验,并分析比较以不同刀片角度及转速进行剪切破碎时,物料颗粒的粒径分布情况,实验结果验证了数值模拟结果的可靠性。通过分析单相串激电机的特性,可知负载变化对电机转速的影响较大,而电机转速是影响物料破壁率的重要因素。因此,本文设计模糊自适应PID控制器,基于STM32微控制器对料理机的串激电机控制系统进行了软硬件设计,并进行了实验测试,验证了模糊自适应PID控制器对于控制带单相串激电机速度的可行性。然后设计了三种不同转速的控制模式并进行了试验,实验发现在变转速控制模式下有较好破碎效果,为控制模式的优化提供一定的依据。最后,根据不同果蔬物料对单相串激电机启动转速的影响建立了判别函数,采用最小均值误差法进行物料的识别,为实现家电智能化提供新思路。

关键词：破壁料理机破碎性能数值模拟单相串激电机模糊PID

基于离散元法的圆锥破碎机破碎特性研究及腔型优化

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基于离散元法的圆锥破碎机破碎特性研究及腔型优化

作者：潘伟桥太原科技大学

学位级别：硕士

圆锥破碎机是矿山破磨设备中的关键设备之一,主要应用于矿石的中、细碎阶段。随着对破碎产品生产效率和质量要求的不断提高,对圆锥破碎机的性能要求也越来越高。当下主流使用的圆锥破碎机常见问题是破碎腔内衬板使用寿命较短、结构参数... 详细信息

圆锥破碎机是矿山破磨设备中的关键设备之一,主要应用于矿石的中、细碎阶段。随着对破碎产品生产效率和质量要求的不断提高,对圆锥破碎机的性能要求也越来越高。当下主流使用的圆锥破碎机常见问题是破碎腔内衬板使用寿命较短、结构参数与腔型匹配性差、生产率的理论计算不准确等。因此本文以圆锥破碎机为研究对象,基于岩石破碎理论,对圆锥破碎机进行运动学与动力学分析;通过理论计算研究与离散元法仿真验证结合的方法,改进了圆锥破碎机传统生产率计算方法;建立了动定锥腔型曲线的数学模型,通过MATLAB数值模拟使得腔型曲线与圆锥破碎机结构参数和性能参数达到最优匹配,;最后结合试验测得矿石力学特性,利用EDEM离散元仿真分析验证了设计方法的可靠性。本文首先对经典破碎理论与现代破碎理论进行了总结,并且对圆锥破碎机的运动学与动力学特性进行了分析与研究,总结了相关偏心部件的惯性力矩和惯性力的计算方法,并且基于圆锥破碎机两种平衡状态,得到了应该用大配重块来平衡惯性力矩的结论。其次对圆锥破碎机的动定锥、传动系统和主轴结构等主要结构进行了三维建模分析,给出了相关结构参数的设计计算方法,并对圆锥破碎机的性能参数进行了理论推导与计算,结合物料在破碎腔内运动状态,给出了动锥最合适摆速的计算推导过程,计算出了堵塞层物料量,改进了现有生产率数学模型的计算方法,提出了动锥和定锥曲线的数学模型,然后为了使其腔型与最佳工作参数相匹配,建立了腔型结构参数的优化数学模型,并通过MATLAB求解得到了优化后的结构参数,通过建立的动定锥数学模型与优化后结构参数确定最终腔型,为下一步仿真验证提供了理论模型基础。最后对散体矿石物料建模理论进行了探究与分析,结合矿石物理力学特性实验,建立了散体铁矿石物料的离散元仿真模型,对新腔型下的圆锥破碎机进行了离散元仿真分析,包括不同技术参数对破碎质量的影响,通过分析优化前后衬板在物料破碎过程中受到的最大单位破碎力,优化前最大值达到了约160Mpa,优化后达到最大值约150Mpa,本次采用的物料铁矿石,其最大抗压强度在148Mpa左右,因此证明了优化后腔型可以有效的降低破碎机的能耗,有效延长破碎机衬板的使用寿命。通过对比分析优化前后的产品粒度曲线,可知采用优化后腔型所得到的破碎产品质量较优化前有了一定程度的提高,证明了该优化设计方法的可靠性。

关键词：圆锥破碎机腔型优化设计理论建模破碎性能离散元仿真

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铸件表面处理用金属磨料概况

中国材料科技与设备 2014年第3期10卷 80-81页

作者：彭孜李锋董建光闫鸣绍兴市天龙锡材有限公司浙江绍兴312000

对喷丸、抛丸表面清理、表面强化用的磨料种类、硬度、性质作了简单描述，指出金属磨料价值的三个衡量标准及其三个影响因素，最后提出优质金属磨料的四个标准。

关键词：金属磨料表面处理硬度破碎性能

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珊瑚礁钙质砂工程力学特性研究进展综述

城市建筑 2020年第14期17卷 95-97页

作者：王林江堃刘启超武汉理工大学土木工程与建筑学院湖北武汉430070

随着21世纪海洋开发战略的推进,我国南海岛礁建设工程的重要性日益凸显。南海珊瑚礁骨料多孔隙,易破碎,有着区别于普通陆砂的力学特性,具有应用于南海岛礁建设工程的实际可行性,吸引了诸多学者对其进行相关研究。本文以珊瑚礁砂静力学... 详细信息

随着21世纪海洋开发战略的推进,我国南海岛礁建设工程的重要性日益凸显。南海珊瑚礁骨料多孔隙,易破碎,有着区别于普通陆砂的力学特性,具有应用于南海岛礁建设工程的实际可行性,吸引了诸多学者对其进行相关研究。本文以珊瑚礁砂静力学和动力学特性及破碎性能为重点,针对国内学者的探索历程与研究成果进行了回顾与展望,以期能为我国海洋岛礁工程提供些许参考资料。

关键词：珊瑚砂静力学特性动力学特征破碎性能