破碎机破碎腔形结构的计算机模拟与仿真

论文摘要

破碎机是用外力将大颗粒物料变成小颗粒物料的机器,我们将这一过程称之为破碎。物料的破碎是冶金、矿山、建材、化工、电力等工业部门应用广泛的一种工艺过程,而且是矿物加工的关键工艺过程,为原料的使用和下一步加工做准备。炼焦厂、烧结厂、建筑材料和粉末冶金等部门,所用的原料块度一般都比较大,要求物料在一定粒度以下才可供下一步加工处理。相比之下,国内现阶段破碎机设计比较保守、机器笨重、效率低、能耗高和破碎产品质量与国外产品相比差距还比较大。因此,本课题是基于先进破碎理论——层压破碎,采用现代优化设计技术,以鞍山钢铁厂下属烧结厂使用的由瑞典山特维克公司(Sandvik)生产的H8800圆锥破碎机为研究对象,目的在于改进圆锥破碎机破碎腔的腔形,使新腔形适应矿石性质和符合先进的层压破碎原理,尽量保持破碎腔形在整个使用周期内的相对稳定性。这为研制开发具有完全自主知识产权的新型、高效、节能和环保的现代高能破碎机奠定理论基础。在分析现有的圆锥破碎机腔形结构及衬板磨损特征的基础上,参考结构参数绘制出破碎机腔形截面轮廓。在腔形轮廓线上取若干个点,假设三次样条函数可以描述最优腔形曲线,则可通过三次样条插值函数计算腔形曲线各点的坐标值,从而实现对衬板曲线的解析描述。根据插值函数的性质,可解出各个插值点的函数值和一阶导数值,函数值决定了衬板的形状,一阶导数值即为局部啮角,据此设定啮角条件、通过能和边界条件。根据现代优化设计理论,以生产率模型为目标函数,以啮角条件、通过能和边界条件为约束条件建立圆锥破碎机的优化模型,将腔形优化转变为多变量有约束非线性问题的求解。采用Matlab中的优化函数对优化问题进行求解,进而找到目标函数的最小值。依据优化得到的最优解,采用Matlab曲线拟合函数画出圆锥破碎机的腔形截面。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 破碎机的类型
• 1.2 圆锥破碎机的基本结构与工作原理
• 1.2.1 圆锥破碎机的基本结构
• 1.2.2 圆锥破碎机的工作原理
• 1.3 课题来源、意义与研究方法
• 1.3.1 课题的来源与意义
• 1.3.2 课题的研究方法
• 1.4 破碎理论的研究现状
• 1.4.1 破碎理论
• 1.4.2 单颗粒破碎
• 1.4.3 层压破碎
• 1.5 破碎腔形的研究现状与发展动态
• 1.5.1 腔形的研究现状
• 1.5.2 腔形研究的发展趋势
• 1.6 小结
• 第2章 散体物料的运动特性
• 2.1 动锥摆动次数对运动状态的影响
• 2.2 散体物料运动学和动力学特性
• 2.2.1 滑动运动状态
• 2.2.2 自由落体运动状态
• 2.2.3 滑动运动和自由落体运动同时存在
• 2.3 散体物料的分层破碎特性
• 2.4 小结
• 第3章 圆锥破碎机腔形优化数学模型
• 3.1 H8800圆锥破碎机腔形结构
• 3.2 破碎腔设计
• 3.2.1 破碎腔的形式选择
• 3.2.2 腔形的几何描述
• 3.3 选取设计变量
• 3.4 确定约束条件
• 3.4.1 啮角
• 3.4.2 通过能
• 3.4.3 边界条件
• 3.5 确定目标函数
• 3.6 小结
• 第4章 腔形优化模型的求解
• 4.1 约束优化问题的直接解法
• 4.1.1 随机方向法
• 4.1.2 可行方向法
• 4.1.3 广义简约梯度法
• 4.1.4 复合形法
• 4.2 约束优化问题的间接解法
• 4.3 约束优化函数的其它解法
• 4.4 约束优化问题求解
• 4.4.1 MATLAB简介
• 4.4.2 MATLAB求解
• 4.5 结果分析
• 4.6 小结
• 第5章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢