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基于EDEM的立式预磨机拨料盘结构研究

矿山机械 2014年第6期42卷 75-78页

作者：蔡改贫周洲姜志宏王俊马中立江西理工大学机电工程学院江西赣州341000

通过对立式预磨机内单个研磨介质的运动和受力分析,推导出了单个磨介速度表达式与磨机转速、拨料盘结构等参数相关。以提高磨介冲击速度为出发点,在设定参数的情况下,得到拨料盘叶片的最佳安装角度为38.9°。借助EDEM软件,通过仿真试验... 详细信息

通过对立式预磨机内单个研磨介质的运动和受力分析,推导出了单个磨介速度表达式与磨机转速、拨料盘结构等参数相关。以提高磨介冲击速度为出发点,在设定参数的情况下,得到拨料盘叶片的最佳安装角度为38.9°。借助EDEM软件,通过仿真试验对立磨机内磨介的运动过程进行了数值模拟。对比分析得知,磨介冲击速度随着叶片安装角度的增加而增大,临界角为38.9°,与推导相符。为提高立磨机破碎能、优化工作参数提供了参考。

关键词：立式预磨机磨介运动分析数值模拟

基于EDEM仿真的立式预磨机腔型结构优化研究

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基于EDEM仿真的立式预磨机腔型结构优化研究

作者：马中立江西理工大学

学位级别：硕士

立式预磨机是基于多碎少磨理论的一种新型粉磨设备,它是在传统碎磨工艺中加入一道预磨工序,使进入球磨机的入料粒度达到合适粒度范围。由于立式预磨机能量利用率高、单位能耗少及明显降低球磨机入料粒度等优势,已成为近年来粉磨领域备... 详细信息

立式预磨机是基于多碎少磨理论的一种新型粉磨设备,它是在传统碎磨工艺中加入一道预磨工序,使进入球磨机的入料粒度达到合适粒度范围。由于立式预磨机能量利用率高、单位能耗少及明显降低球磨机入料粒度等优势,已成为近年来粉磨领域备受关注的前沿领域。但立式预磨机粉磨机理及粉磨过程复杂性均异于常规球磨机,因而该领域具有丰富的理论内涵和广阔的应用前景。本研究主要是对预磨机结构参数进行优化,以提高粉磨效率。论文采用理论分析、离散元模拟仿真和实验分析相结合的方式开展相关研究,并取得了以下结果： (1)对现有预磨机样机进行了不同输入转速下破碎率实验分析,结合岩石累积破碎原理,利用MATLAB对实验数据进行回归分析,建立了立式预磨机破碎率回归方程;同时发现影响立式预磨机破碎能力的主要因素为磨介与物料颗粒有效碰撞次数和碰撞速度。 (2)利用质点的复合运动原理,对拨料盘上磨介进行运动学和力学分析,得出影响磨介加速特性的叶片在拨料盘上的最佳安装倾角,并通过离散元模拟仿真对理论分析结果的正确性进行了验证,得到了拨料盘上叶片的安装角度以及叶片的数量对磨介加速特性的影响趋势。 (3)在对筒体阶段磨介运动特征分析的基础上,对腔型进行了优化,即在筒体内壁上安装一块导料板,并对导料板安装角度进行了理论分析,得出了磨介法向冲击速度和切向冲击速度与导料板安装角度的关系;以颗粒破碎能做为优化条件,基于EDEM仿真分析也表明了导料板角度越大磨介冲击破碎能力越小,对理论分析结果进行了有效验证。 (4) EDEM颗粒破碎仿真可视化新技术的应用,对单颗粒在导料板不同角度和数量下的破碎状况进行了仿真分析,结果表明：导料板倾角越大,颗粒完全破碎需要的时间越长;安装4块导料板为最佳配置。 (5)通过正交试验方法,运用极差法分析得出了影响立式预磨机冲击破碎能力的主要因素的优先级和最优参数配合,并对优化前后立式预磨机的破碎能力进行了对比分析,对最优参数配合进行了EDEM颗粒破碎仿真验证。通过以上表明,本论文的研究将对立式预磨机粉磨理论和应用研究提供有效的途径,具有较好的理论研究意义和实际应用价值。

关键词：立式预磨机结构优化颗粒破碎离散元

基于预磨机入料排料粒级分布建模和参数辨识研究

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矿山机械 2014年第9期42卷 71-74页

作者：蔡改贫熊洋姜志宏罗国虎江西理工大学机电工程学院江西赣州341000

在RM500立式预磨机磨碎过程分析和试验基础上,设定电动机转速和入料速度为最佳工况,研究入料、排料粒级分布作为输入、输出数据的辨识试验及相应的辨识算法。利用MATLAB系统辨识工具箱对其进行建模和相应的参数辨识。经模型检验和试验表... 详细信息

在RM500立式预磨机磨碎过程分析和试验基础上,设定电动机转速和入料速度为最佳工况,研究入料、排料粒级分布作为输入、输出数据的辨识试验及相应的辨识算法。利用MATLAB系统辨识工具箱对其进行建模和相应的参数辨识。经模型检验和试验表明,该辨识建模方法具有良好的建模效果,可通过辨识模型计算出排料粒级分布,用以评估矿石的破碎情况,并为预磨机的自动化控制研究提供依据。

关键词：立式预磨机粒级分布系统辨识 MATLAB

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基于正交试验的预磨机磨矿粒度影响因素分析

矿山机械 2014年第10期42卷 65-68页

作者：蔡改贫余世科王俊周小磊江西理工大学机电工程学院江西赣州341000

为了提高预磨机磨矿效率,使破碎后物料粒度能更好地满足生产需求,针对Ф460 mm预磨试验机,确定了其相应的因素与水平,并设计了四因素五水平的正交试验。根据试验结果,以粗粒产率、中粒产率和细粒产率的质量百分比为评价指标,从直观、极... 详细信息

为了提高预磨机磨矿效率,使破碎后物料粒度能更好地满足生产需求,针对Ф460 mm预磨试验机,确定了其相应的因素与水平,并设计了四因素五水平的正交试验。根据试验结果,以粗粒产率、中粒产率和细粒产率的质量百分比为评价指标,从直观、极差两方面分析得出了转速、填充率及球配对磨矿粒度的影响趋势,并得到以中粒产率最大和细粒产率最优的设计方案。

关键词：立式预磨机正交试验磨矿粒度产率

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基于多尺度颗粒模型的预磨机破碎能耗分析

基于多尺度颗粒模型的预磨机破碎能耗分析

作者：林龙飞江西理工大学

学位级别：硕士

预磨机是针对磨矿设备因入料粒度过大导致高耗低效而研制的一种新型设备。其通过冲击、挤压、研磨、剪切等方式实现矿石破碎,但其复杂的预磨机理导致其能耗预测一直成为研究的重点及难点。而以“三大破碎学说”为基础的破碎能耗模型仅... 详细信息

预磨机是针对磨矿设备因入料粒度过大导致高耗低效而研制的一种新型设备。其通过冲击、挤压、研磨、剪切等方式实现矿石破碎,但其复杂的预磨机理导致其能耗预测一直成为研究的重点及难点。而以“三大破碎学说”为基础的破碎能耗模型仅仅通过碎磨实验对能耗进行简单、粗略的拟合计算,并未充分考虑矿石外观形状、力学特性以及载荷作用对破碎能耗的影响,所以不能全面预测预磨机的破碎能耗。论文采用理论分析、计算机模拟分析和实验相结合的方法主要完成以下工作:结合单颗粒破碎实验、3D扫描技术及离散元法,构建了多尺度颗粒群破碎模型;利用已构建的多尺度颗粒模型,通过响应曲面法建立预磨机破碎能耗预测模型,其主要成果有:(1)以球状、锥状、柱状及片状为不规则矿石的四种典型外观形状,并利用3D扫描技术及逆向工程Geomagic studio软件实现矿石形状的三维逆向建模型;通过对三维模型处理以获取其二维视图的几何尺寸参数,并以扁平度、圆形度、实用球形度及球形度为指标,对不规则矿石的形状进行定量评定,统计学描述验证各评定指标的敏感性,并确定球形度为颗粒外观的最敏感评价因子。(2)利用改进后的WDW-500试验机开展四类典型不规则矿石的挤压破碎实验,分析不同挤压速度、矿石形状对碎时应力应变的影响,并对破碎后的粒度进行统计。分析结果表明:加载速度越大,矿石的峰值应力越大、峰值应变越小;矿石球形度越大,矿石的峰值应力越小、峰值应变越大,其碎后粒度也能更好地服从正态分布。(3)通过导入基于3D扫描的不规则矿石NURBS曲面几何模型,并结合单颗粒挤压破碎实验的矿石力学特性及碎后粒度分布函数,采用离散元法BPM粘结模型完成矿石破碎模型的建立;并利用EDEM的API插件构建多形状几何体、多粒度分布、多力学特性的多尺度颗粒群破碎模型,为深入研究各类矿石破碎研究提供新思路。(4)对预磨机的结构及工作原理进行分析,并基于已经构建的多尺度颗粒模型对预磨机的破碎能耗进行预测。以有效功率为能耗评价指标,以转盘转速、填充率、料球比及矿石群球形度为回归参数,得到了能耗预测模型及最低能耗工作下的参数值。综上所述,通过典型不规则矿样的3D扫描,结合单颗粒挤压破碎实验,并采用离散元发构建的多尺度颗粒模型,对预磨机的破碎能耗预测具有较强的实用性及可靠性,也可为其他破碎设备的节能降耗提供设计新思路。

关键词：不规则矿石立式预磨机破碎能耗预测多尺度颗粒模型离散元法

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预磨机碎磨机理分析及能耗实验研究

预磨机碎磨机理分析及能耗实验研究

作者：占鹏飞江西理工大学

学位级别：硕士

立式预磨机是针对球磨机因入料粒度大而导致设备粉磨效率降低等问题而研制的一种新型矿山设备。预磨机采用“以碎代磨”、“多碎少磨”的设计方法,其工作原理是在破碎腔内,利用高速运动的破碎介质对物料进行冲击、挤压、研磨破碎,在排... 详细信息

立式预磨机是针对球磨机因入料粒度大而导致设备粉磨效率降低等问题而研制的一种新型矿山设备。预磨机采用“以碎代磨”、“多碎少磨”的设计方法,其工作原理是在破碎腔内,利用高速运动的破碎介质对物料进行冲击、挤压、研磨破碎,在排料口处,由高速旋转的转盘对物料进一步的剪切破碎。预磨机的应用能改变大多数矿山现有的碎磨工艺流程,即矿石经粗碎-中碎-细碎后,先进入预磨机预磨,将入磨粒度控制在-l0mm,甚至-5mm,再进入球磨机进行粉磨,从而提高了球磨机粉磨效率,降低碎磨系统能耗水平。论文以新型立式预磨机碎磨过程为研究对象,采用理论分析、试验研究和参数优化设计相结合的方法对立式预磨机进行了一些基础性研究,其研究内容主要包括预磨机碎磨机理分析,预磨介质的运动规律研究,基于粒度分析、能耗分析的预磨机主要工作参数的实验研究,并在预磨机功耗实验研究的基础上,利用数据拟合方式,提出了预磨机功率消耗的优化设计模型。主要成果如下：(1)根据立式预磨机的结构及工作原理分析得出,预磨机的破碎形式主要有冲击破碎、剪切破碎、挤压破碎、研磨破碎几种破碎方式组成,其中冲击破碎为主要破碎形式。(2)基于质点运动学分析方法,对预磨介质在破碎腔内的受力及运动过程进行了分析,并将介质在预磨机内的运动分为三个阶段,第一阶段为预磨介质随转盘一起加速的运动阶段,第二阶段为预磨介质脱离转盘后在球形定环上的“爬行”运动阶段,第三阶段为预磨介质离开定环后的冲击运动阶段,推导了各个阶段的运动表达式,找出了介质运动与介质尺寸、破碎腔结构、拨料转盘直径等结构参数及其与拨料盘转速等运动参数间的关系,为预磨机结构设计与运动参数设计提供了初步依据。(3)采用正交实验方法,选取预磨机上、下破碎腔转盘转速、介质填充量、大小填充介质配比等四个考察因素,根据前期实验情况,选取五个实验水平,对立式预磨机的破碎过程进行试验,通过对实验结果分析得出,最小平均排料粒径为1.16mm,最大平均排料粒径为1.76mm,排料粒度符合设计要求;并对试验结果进行极差分析：在排料粒度、电机功率消耗两者为综合评价指标情况下得到的最优试验方案为：上层破碎腔转盘转速为9m/s、下层破碎腔转盘转速为9m/s、介质填充率为25%、大小介质填充配比为75%;(4)使用数据拟合方法,对功耗实验数据进行进一步分析,通过参数优化设计后得到预磨机在满足排料粒度的情况下,功率消耗最小时的各参数值分别为上层破碎腔转盘转速9.2m/s、下层破碎腔转盘转速9.6m/s、介质填充率23%、大小介质填充配比69%;采用优化结果进行实验与优化前数据对比,优化后整体排料粒度下降16%,电机功率消耗降低21.4%,优化效果明显。综上所述,立式预磨机具有较好的应用前景,本文的研究将为预磨机的深入理论研究和应用打下基础。

关键词：立式预磨机多碎少磨破碎机理正交试验参数优化