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破、磨作业在国民经济中占有十分重要的地位,它是综合利用各种矿产资源并对各种固体废弃物进行回收再利用的主要途径,同时也是一个耗能十分巨大的工艺流程。统计表明,各类物料的破、磨作业的总能耗占世界用电总量的10%-15%,节能潜力巨大。研究表明,破碎段以总能耗的10%实现了约50的破碎比,而磨碎段以总能耗的90%仅实现了约200 的破碎比。因此,在传统破、磨流程的细碎破碎机与粗磨磨机之间,增加一级超细破碎机,“以碎代磨”,充分发挥破碎段的潜力,是实现破、磨节能的必然选择。 振动圆锥破碎机具有能耗低、物料破碎比大、产品粒度可调等优点,是实现颗粒超细破碎的理想设备。破碎时颗粒物料与破碎机间具有强烈的耦合作用,所以现有的刚体动力学分析手段以及单纯颗粒物料的破碎实验已经不能为超细破碎机的开发提供任何有用的信息,急需发展新的方法对破碎机内部的刚散耦合动力学特性进行深入研究。本文以振动圆锥破碎机为研究对象,对其内部的刚散耦合动力学特性进行初步探索,具体如下: 1) 物料破碎实验发现,原设计的破碎腔的有效高度过大,其最佳高度为原来的60%,且产品粒度在3.5mm以下,完全达到了超细破碎机的产品粒度要求;振动测试发现,从动锥体的振动较小,而主动锥体的振动比较强烈,而且主动锥体和从动锥体间的物料层显著增加了二者之间的阻尼。 2) 通过参数辨识,得到了系统的动力学参数,然后对系统进行刚体动力学建模与分析,发现主动锥体和从动锥体的运动轨迹均为标准圆形,空载时主动锥体和从动锥体反向振动,在启动过程中主动锥体的过渡比较平缓,而从动锥体的过渡则比较剧烈。 3) 对物料的输送过程进行仿真分析,发现物料在破碎腔中曲折前进,在重力下落的过程中会因主动锥体的强烈冲击作用而发生横向迁移运动。 4) 对系统的刚散耦合振动模型进行仿真分析,发现散体物料对系统的动力学特性具有很大的影响,颗粒输送和破碎过程的不连续性导致了高频振动的出现,且强烈的能量耗散使得系统的振动幅值降低。