立磨是集烘干、粉磨、选粉、输送于一体的高效粉磨装备,在能源、冶金、电力,尤其是水泥建材行业应用广泛,具有粉磨效率高、能耗低、烘干能力强等诸多优点。但其在粉磨过程中产生的强烈冲击振动,对磨辊、磨盘、行星减速机等关键部件造成极大的损害,严重影响设备的使用寿命和企业经济效益。本文以自主研发的?3.6m水泥矿渣立磨为研究对象,从数值仿真和试验研究两方面系统分析颗粒阻尼耗能减振机理,建立阻尼颗粒碰撞耗能模型;在结构和受力合理性的基础上开发了两种类型的减振装置;建立了装有颗粒阻尼的立磨系统动力学微分方程,研究了系统的动力学特性;开发了水泥矿渣立磨的工业化减振装置,分析了减振装置的减振效果和对立磨主要生产运行参数的影响。本论文完成的主要工作及得出的主要结论如下:(1)针对单一粒径颗粒阻尼和混合颗粒阻尼的减振耗能效果优劣的问题,确定了表征颗粒阻尼碰撞的能耗因子计算方法,建立了碰撞系统的有限元模型,仿真分析了不同因素(粒径、碰撞速度、材质属性等)对单一粒径两阻尼颗粒碰撞和混合颗粒碰撞的能耗因子的影响规律,并进行试验验证。仿真结果表明:相同条件下,混合颗粒阻尼的能耗因子要大于单一粒径颗粒阻尼,且混合颗粒阻尼中小颗粒的粒径越小,碰撞时消耗的能量越多,耗能效果越好,减振效果越显著;小颗粒的屈服极限越小,碰撞时消耗的能量越多,耗能效果越好;随着颗粒碰撞速度的增大,能耗因子不断增大。试验结果表明,系统阻尼随着颗粒填充率的增加而增加,对系统的减振效果也随之增大。相同条件下,混合颗粒阻尼的减振效果要优于单一粒径颗粒阻尼减振效果,验证了混合颗粒减振耗能模型的正确性。(2)为分析颗粒阻尼减振装置对系统结构强度的影响,在充分利用立磨本体空间结构的基础上,设计了结构和位置合理的减振装置,对系统关键部件进行静力学特性分析,获得其受力分布情况,并在ANSYS中分析了摇臂、磨辊、立柱、磨盘、壳体、减振装置等的静力学特性,满足系统结构的力学性能要求。(3)根据牛顿第二定律,建立了装有颗粒阻尼减振装置的立磨系统动力学微分方程,用ANSYS和MATLAB软件对低振动立磨动力学特性进行仿真分析。研究发现,随着阻尼颗粒填充率的增加,减振阻尼逐步增加,系统整体减振效果也不断增大,且在系统一阶固有频率f1(16.7Hz)处的减振效果明显高于二阶固有频率f2(30.9Hz)处的减振效果。减振装置的阻尼颗粒填充率为70%~80%时,减振装置对立磨粉磨系统m1和立磨非粉磨系统m2的减振效果均超过了40%,系统整体减振效果接近50%。(4)工业化试验研究表明:立磨粉磨矿渣过程中最主要的能量分布在低频段(0~30Hz),主频率(19Hz左右)也位于低频段,系统的一阶固有频率f1(16.7Hz)与主频率较为接近,主磨辊的振动是立磨产生非稳态随机振动的最主要原因。为降低立磨整体的振动,应以降低磨辊工作时的振动为主。三种安装位置不同的立磨系统中,内锥腔体减振装置的减振效果最优,使粉磨时的振源——主磨辊的纵向振动烈度分别降低16.04%和41.62%,立磨中壳体的纵向振动降低25.62%,横向振动降低13.83%。相同工况下,安装内锥腔体减振装置的低振动立磨运行参数是最优的,平均台时产量比普通立磨提高2.07t/h,增产率为4.86%;单位产品平均电耗降低2.20kWh/t,降低率为4.36%;产品平均细度提高5~23m2/kg。(5)应用低振动立磨大规模制备钢渣耐磨集料时,设备运行稳定可靠,系统单位电耗比普通立磨降低2.86 kWh/t,磨机两个主辊的振动分别降低18.29%,26.62%。制备的钢渣沥青透水混合料各项指标均优于《透水沥青路面技术规程》的规定值,并且优于相同级配的石灰岩透水沥青混合料。红外光谱和动态剪切流变仪分析结果表明,钢渣沥青透水混合料中没有产生明显的化学反应,采用低振动水泥立磨制备的钢渣耐磨集料是性能优良的惰性沥青混合料集料。