立軸沖擊式破碎機破碎腔的流場分析.pdf

1、目前，立軸沖擊式破碎機在轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)設(shè)計、耐磨件耐磨性和產(chǎn)品質(zhì)量等方面都有了良好的進展，但作為破碎對象的石料，其在破碎機工作時的行為狀態(tài)以及與轉(zhuǎn)子、破碎腔的關(guān)系研究甚少。因此，將現(xiàn)代破碎理論與顆粒力學(xué)模擬相結(jié)合、離散元技術(shù)和計算流體力學(xué)技術(shù)相結(jié)合對立軸沖擊式破碎機破碎腔流場中的顆粒進行DEM仿真和氣固耦合分析，不僅有利于掌握立軸沖擊式破碎機破碎腔中顆粒與空氣的運動規(guī)律，改善破碎機的產(chǎn)品質(zhì)量，而且對推進轉(zhuǎn)子的創(chuàng)新設(shè)計，提升企業(yè)的研發(fā)水平和市場

2、競爭力都具有重要的理論和應(yīng)用價值。
　　 本文首先對傳統(tǒng)型轉(zhuǎn)子的物料加速過程進行分析，以離散元軟件EDEM和三維設(shè)計軟件Solidworks為平臺建立轉(zhuǎn)子和顆粒力學(xué)仿真模型，研究了顆粒加速與轉(zhuǎn)子接觸部位、顆粒速度和顆粒受力、單顆粒運動與立板作用以及顆粒加速與耐磨件的關(guān)系。仿真表明，轉(zhuǎn)子加速顆粒的過程可以分為物料下落、物料分散和物料加速三個過程，其中物料的加速主要是在立板和拋料頭所在區(qū)域完成，加速顆粒對轉(zhuǎn)子中拋料頭的沖擊磨損最為嚴(yán)

3、重；約80％左右的顆粒能夠獲得較高的拋射速度，而且顆粒速度變化顯著影響顆粒之間的作用力而有助于提升破碎效果。同時，由于存在完全加速和不完全加速，傳統(tǒng)型轉(zhuǎn)子拋射進入破碎腔流場中的顆粒運動狀態(tài)是混亂無序的，物料拋射速度也不一致，這將會引起產(chǎn)品粒徑范圍大、破碎率較低等問題。
　　 利用TRIZ發(fā)明問題解決理論對立軸沖擊式破碎機破碎腔流場進行系統(tǒng)分析、資源分析和物質(zhì)-場分析并建立功能模型，找出了傳統(tǒng)型轉(zhuǎn)子存在問題的癥結(jié)，闡明了新型轉(zhuǎn)子解

4、決立軸沖擊式破碎機破碎率相對較低和產(chǎn)品粒度范圍大等弊端的有效性，并利用離散元軟件EDEM對新型轉(zhuǎn)子的半徑組合、沖擊板安裝角度和加速不同粒徑顆粒進行離散元分析，確定了新型轉(zhuǎn)子半徑、沖擊板安裝半徑和安裝角度的最佳組合為300*500*2°，適宜的入料粒度為30mm左右。
　　 將計算流體力學(xué)軟件FLUENT和離散元軟件EDEM相結(jié)合，對破碎腔流場進行氣固耦合分析和離散元分析對比，包括顆粒與顆粒之間以及顆粒與氣體之間的相互作用，分析流

5、場中顆粒的碰撞區(qū)域、顆粒流速度、破碎概率、單顆粒軌跡和能耗以及空氣運動規(guī)律，獲得了顆粒碰撞位置與破碎概率和能耗之間的相互關(guān)系，即在碰撞砧板區(qū)域顆粒破碎概率較大，顆粒碰撞次數(shù)與破碎能耗之間沒有直接的關(guān)系。在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為1400r/min時，顆粒加速程度較高，碰撞次數(shù)較多適宜整形破碎，而且能耗利用率較大，對砧板沖擊適中;顆粒受氣流的影響隨粒徑的減少而增大，小顆粒受到氣流作用后，運動離散作用增強，顆粒與顆粒以及顆粒與砧板之間的碰撞增多；相反，隨