Numerical Simulation and Optimization of the Gas-Solid Coupled Flow Field and Discharging Performance of Straw Crushers

The quality of crushing,power consumption,and discharging performance of a straw crusher are greatly influenced by the characteristics of its internalflowfield.To enhance the straw crusher’sflowfield properties and improve the efficiency with which crushed material is discharged,first,the main structural parameters influencing the airflow in the crusher are discussed.Then,the coupled gas-solidflowfield in the straw crusher is numerically calculated through solution of the Navier-Stokes equations and application of the discrete element method(DEM).Finally,the discharge performance index of the crusher is examined through detailed analysis of the crushed material dynamics.Additionally,a multi-island genetic algorithm is used to optimize the structure and operational factors that have significant effects on the discharge performance.With optimization,the accumulation rate of crushed materials in the bottom region of the straw crusher decreases by 20.08%,and the massflow rate at the discharge outlet increases by 11.63%.

锤式破碎机冲击速率对青砂岩破碎效果及断裂能利用效率的影响

锤式破碎机冲击速率直接影响着岩石破碎效果,为研究锤头冲击速率对青砂岩破碎效果及断裂能利用效率的影响,结合物理试验与细观参数标定,建立了青砂岩宏观−细观力学响应关系,采用颗粒流程序分析了锤式破碎机不同冲击速率下青砂岩的应力链特点、损伤劣化特征、声发射及裂纹变化,并研究了断裂能利用效率。结果表明:①青砂岩在破碎过程中,破坏微单元内部以拉力链为主,破坏边缘以压力链为主,在未破坏微单元内部压力链与拉力链相互交叉成网状,拉力链引起裂纹扩展,最终破坏是压力链和拉力链共同作用的结果。②青砂岩破坏形态分为局部破坏、扩展破坏及加剧破坏阶段,破坏微单元数量分为快速增加、逐渐变缓及稳定阶段。冲击速率越大,破坏微单元数量稳定值增加幅度越大,且破坏微单元数量与冲击速率近似服从直线分布。③随着冲击速率的增加,青砂岩裂纹累计数量分为快速增加与稳定阶段。裂纹萌生阶段,以剪切裂纹为主,初始输入能量主要用于剪切裂纹的生成,而后拉伸裂纹所占的比例逐渐增加,且最终以拉伸裂纹为主。④青砂岩在破坏过程中,断裂能分为快速增加、逐渐变缓及稳定阶段。断裂能利用效率分为快速增加、缓慢增加及缓慢下降阶段,最大值为10.851%,并建立了断裂能利用效率与冲击速率的定量化关系。研究结果不仅从细观角度对青砂岩破碎效果及断裂能利用效率进行了初步探索,也可为锤式破碎机破碎过程中工艺参数的合理选择提供参考。

破碎机自主作业轨迹规划研究

对破碎机工作装置工作过程中的运动轨迹进行规划,结合机器人机械臂的研究理论,基于改进型D-H法建立了破碎机工作装置模型;建立工作装置运动学模型,对其进行正向运动学分析,并通过运动学逆解得到回转平台、动臂、斗杆在空间中不同位置下的关节角度;在关节空间内分别使用5次多项式曲线、7次多项式曲线与9次多项式曲线规划了工作装置的运动轨迹。在Matlab平台内通过Robotics Toolbox搭建工作装置D-H参数模型并对3种方法进行仿真,获得了关节回转的角度、角速度和角加速度变化曲线并进行对比分析,发现7次多项式规划的角加速度曲线平滑连续、没有突变且波动较小,能够保证工作装置运动的连续性与平稳性。

基于修正Manson-Halford模型的破碎机销轴疲劳分析

以双级锤式破碎机为研究对象,考虑销轴所受载荷的加载次序和载荷之间相互作用对销轴疲劳损伤的影响,对Manson-Halford(M-H)非线性疲劳损伤模型进行了修正,并通过试验数据验证了修正后模型的准确性和可靠性;考虑到破碎过程中锤头与销轴之间存在的非线性碰撞接触和物料颗粒对销轴受力的影响,利用MFBD-DEM双向耦合的方法获取了销轴的动态载荷;最后基于修正后M-H模型对销轴进行了疲劳分析。结果表明,与现有模型相比修正后的M-H模型寿命预测的误差最小;基于修正后M-H模型计算得到销轴的最小疲劳寿命为9.918×10^(6)次(165 h);利用MFBD-DEM双向耦合方法对双级锤式破碎机等大型破碎设备进行疲劳分析是合理可行的。

含轴承间隙复摆颚式破碎机动态性能分析

在复摆颚式破碎机中,轴承间隙对其稳定性及轴承寿命均有一定影响。为分析轴承间隙对复摆颚式破碎机动态性能的影响,采用拉格朗日乘子法,建立含轴承间隙复摆颚式破碎机的动力学模型,分析了不同偏心轴转速及间隙值对破碎机动态性能的影响;并通过试验验证了其准确性。结果表明,增加偏心轴转速与减小间隙值均可减小破碎机动颚轴承滚子与内外滚道的碰撞力,增强运行稳定性及提高轴承寿命;增加偏心轴转速还可减少轴承的不规则磨损。对于PE150×250颚式破碎机,在提高生产率的同时减弱破碎机中的冲击现象,选择38 rad/s的转速最佳。

一种饲料粉碎机自动化加工控制技术研究

针对传统锤片式饲料粉碎机存在粉碎能耗高和粉碎效果差,导致饲料生成率低的问题,提出一种基于神经网络的自适应PID粉碎机控制方法NN-PID。首先,确定神经网络结构和粉碎机相关参数;然后将神经网络算法输入至S函数中,通过MATLAB-Simulink图形化编程模块构建一个饲料粉碎机粉碎系统PID控制模型;最后通过仿真软件对构建的控制模型进行仿真验证。实验结果表明,在输入为R=1的阶跃信号时,通过该模型进行控制后,饲料粉碎机控制系统上升时间取值为0.662 s、峰值时间为0.987 s,最大超调量为0.044%,调整时间为1.447 s。相较于传统的T-PID模型和F-PID模型,该模型的控制准确性更高,稳定性和鲁棒性更强,在四个性能评价指标中的性能更为优越。由此说明,该模型可降低锤片式饲料粉碎机的粉碎能耗,提升粉碎效果和生产率,满足饲料粉碎机控制系统的自动化控制需求。

基于模糊PID控制的粉碎机转速和位置自适应控制研究

为提高粉碎机的控制性能,提出一种基于模糊PID控制的粉碎机转速和位置自适应控制算法。方法以粉碎机STM86步进电机控制为研究对象,构建粉碎机驱动电机数学模型,并结合PID控制和模糊控制设计基于模糊PID控制算法,以实现粉碎机的自适应控制。结果表明,模糊PID控制算法对粉碎机速度和位置控制的超调量分别为4.20%和0.13%,调节时间分别为0.21 s和0.02 s、平均跟随误差分别为0.02 mm和0.01 r/min;相较于PID控制、模糊滑模控制、模糊自抗干扰控制算法,模糊PID控制算法具有更低的超调量,更短的调节时间和更小的平均跟随误差。由此得出,模糊PID控制方法可实现更优异的粉碎机自适应控制,且具有一定的实际应用价值。

膜杂捆料多级破碎机设计与试验

针对棉田机收膜杂捆料中膜-土-秆分布不均、相互裹绕且体积过大,无法直接进行有效破碎的问题,通过分析膜杂捆料的破碎过程,确定了一种先破捆、再破碎的破碎方案,并设计了一种包含均匀喂料装置、直刀破捆装置、Y型甩刀破碎装置的膜杂捆料多级破碎机。以破碎刀辊转速、喂入速度、定刀数量作为主要影响因素,以残膜破碎合格率作为评价指标,进行三因素三水平试验,确定优化参数指标为试验在破碎刀辊转速1 125 r/min;喂入速度为0.012 m/s;定刀数量1个的因素水平下,此时膜杂捆料破碎合格率达到75.15%,满足后续加工工艺要求。该装置的研究对残膜资源化利用关键技术问题具有重要意义和应用价值。

水泥环破碎器矩形异形活塞密封性能分析

针对传统圆柱形液压活塞承载力不足问题,提出一种矩形异形活塞,研究其在不同工况下的密封性能。基于Abaqus软件建立异形活塞有限元模型,研究介质压力、密封间隙、活塞运动状态以及摩擦因数对密封性能的影响,并分析异形密封环不同位置处的应力分布和翻转情况。结果显示:静密封时,介质压力越大,密封环的最大Mises应力和最大接触应力越大;密封间隙越小,最大Mises应力与最大接触应力越大;相比静密封,内行程过程中最大Mises应力和最大接触应力都有明显增加,且随摩擦因数增加而增加,而外行程中最大Mises应力和最大接触应力相比静密封差异较小;各工况下应力最大值均出现在密封环圆弧段;在活塞运动过程中密封圈并未发生翻转,只是存在位置的平移情况。研究结果证明了异形活塞的可行性以及良好的密封性能,为活塞结构设计与优化提供了依据。

新型饲草揉碎机可靠性预测与分配的研究

试验针对新型饲草揉碎机工作过程中普遍存在关键零部件故障率较高且整机可靠性较低的问题,采用专家评分法对饲草揉碎机进行可靠性预测,改进综合因素法(IFM)进行可靠性分配。结果显示,饲草揉碎机可靠性预测值为0.668,无法满足我国饲草揉碎机可靠性标准要求。基于预测结果对可靠性进行重新分配,为转子与动力传动部分分配了较低的失效率权重、较高的可靠度;为揉碎机机体分配了较高的失效率权重、较低的可靠度。重新分配各子系统可靠度后,整机的可靠度为0.90259,满足饲草揉碎机系统可靠性要求。研究表明,研究可为饲草加工机械可靠性预测与分配提供方法参考。

基于因果模型的破碎机故障树自动构建方法

圆锥破碎机的安全运行是矿山正常生产的前提,利用故障树对其进行可靠性分析是十分必要的。传统的完全基于专家经验构建故障树的方法自动化程度低,系统迭代升级后需要重新进行安全检查,故障树维护成本高。为了解决上述问题,提出了一种基于因果模型的圆锥破碎机故障树自动构建方法。首先,通过部件故障之间的因果关系检查,将圆锥破碎机无向图转换为对应故障下的有向图;然后,基于此有向图,利用图遍历方法和模块图设计模式自动构建故障树结构。将所提方法应用到实际的圆锥破碎机生产率故障树构建中,应用结果证明了所提方法的实用性和有效性。基于此故障树构建的圆锥破碎机故障自动诊断系统在东鞍山露天矿的实际应用中起到了有效的辅助诊断作用。

静态破碎剂水化释压升温过程的影响因素分析

为探究影响爆破用静态破碎剂水化反应过程中膨胀压力与温度变化的外部因素,基于多水平正交实验进行静态破碎剂的配方优化设计,利用“外管法”测试静态破碎剂膨胀压力,使用温度计探针实时监测破碎剂水化反应温度。从不同水灰比、不同环境温度、不同拌合水温三个方面对静态破碎剂进行水化反应分析研究,结果表明:静态破碎剂反应的峰值温度随水灰比的增加而先增加后降低;随环境温度以及拌合水温的升高而升高,整体水化反应温度经历“平缓—急剧升温—快速降温”的过程;静态破碎剂在测试钢管中的峰值压力随水灰比增大而呈现先增大后减小的趋势,随环境温度升高而升高,但温度过高易导致破碎剂喷孔使膨胀压急剧降低直至失去膨胀力。适当提高拌合水温对静态破碎剂水化反应起促进作用,拌合水温不宜高于35℃。

进口强力破碎机国产化研究与应用

对比分析了国产和进口强力破碎机整体性能存在的问题,结果表明,进口比国产破碎机破碎能力强,但存在使用成本高等问题,因此,结合国产破碎机运维费用低、材料备件货源可控等使用优点,对进口破碎机进行国产化改进。改进后的破碎机破碎钼铁能力基本达到进口破碎机能力,其备品、备件使用成本大幅度降低。

美卓HP800圆锥破碎机常见故障及处理方法

针对美卓HP800圆锥破碎机常见故障进行了全面、深入的研究,包括机械、液压和电控系统的故障类型,并依据多学科理论如轴承学、流体力学和电子工程,结合实际操作经验,提出了一系列具有针对性和高实用性的解决方案。这些措施有效减少了设备的停机时间,显著提高了整体系统的可靠性和效率,为设备生产的稳定性提供了科学依据,有助于推动相关企业和技术人员在设备管理和维护方面达到更高的工作水平,对矿山设备管理和维护实践具有重要参考价值。

基于ANSYS的锤式破碎机关键参数及仿真应用研究

针对实际应用中锤式破碎机存在部件磨损大、结构体积大、生产效率低、资源浪费多的缺点,基于ANSYS仿真软件对锤式破碎机进行仿真分析,设置合理参数,优化设计方案,通过在实际的应用,结果表明:基于ANSYS的锤式破碎机粉碎的出料粒径小于30mm,处理量在500t/h的排料量可以增强破碎效果,并可以通过增加倒圆角或改变锤头形状来减少机器磨耗。

宝山矿业公司破碎筛分系统优化

随着宝山矿业公司铁精矿、稀土精矿产量的增加,需要提高球磨机处理量来增加产量,而提高球磨机处理能力最有效的措施就是增加球磨机给料的细粒级含量,实现多碎少磨。文章对宝山矿业公司现有破碎筛分系统进行了优化,通过改进破碎机布料器、调整中碎机偏心距、改进振动筛筛网筛孔尺寸,细碎机台时产量提高了40.71 t/h,破碎机作业率大幅度降低;中碎机衬板使用寿命延长了15天,细碎机衬板使用寿命延长了30天;振动筛的筛分效率由81.43%提高至84.70%,其筛下-12 mm含量由81.43%增加至94.12%;球磨机处理量增加至380 t/h,为铁精矿、稀土精矿的增产创造了条件。

转炉钢渣处理设备安装分析

基于某炼钢厂钢渣处理现状、钢渣处理后的产品规格和指标,新建一条钢渣处理生产线。简要阐述钢渣处理生产线相关设备的构造及工作原理,并对钢渣处理选用的破碎机、棒磨机、磁选机等设备安装施工要点进行分析,为钢渣处理设备后续正常生产运行、维护保养打下基础。

CFD与公理化设计集成的反击破除尘节能优化创新设计

针对传统反击式破碎机除尘能耗大的问题,提出了计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)与公理化设计(AxiomaticDesign,AD)集成的反击式破碎机除尘节能优化创新设计方法。首先,使用CFD方法对传统的破碎机进行仿真分析,初步确定可能存在的功能耦合;采用AD的独立公理找到除尘功能和破碎功能耦合的根本原因,设计新的除尘装置布局和破碎结构,进行功能解耦,获得多种备选方案;采用AD的信息公理选择最优方案;最后,再次采用CFD仿真来比较优化前后的效果,验证新型反击式破碎机的除尘节能效果。通过仿真得出,在不考虑颗粒的情况下,新型反击式破碎机较传统反击式破碎机下排风量减少81.77%,除尘能耗降低了95.45%。

青砂岩破碎过程中冲击高度与时间关系的数值模拟分析

冲击速度及时间是破碎机设计过程中的重要参数。为优化破碎机的工作参数,降低能耗及提高效率,以青砂岩为研究对象,运用工程仿真软件ANSYS-Workbench对青砂岩的冲击过程进行瞬态分析,研究不同下落高度下的岩石冲击时间。结果表明,青砂岩冲击过程的加速度变化可分接触前不变、迅速增大、缓慢减小及接触后不变共4个阶段;青砂岩的冲击时间较短,一般为毫秒等级,且随下落高度的增大而增长。该结果对破碎机设计优化具有理论指导意义。

偏心辊式破碎机生产率理论分析和试验研究

生产率作为衡量破碎机性能的重要指标之一,其对于指导生产实践具有重大意义。然而,目前关于偏心辊式破碎机的研究较少,生产率计算方法不明确。通过分析破碎辊体的运动方式,建立了辊体的动力学模型、物料的流动模型,在此基础之上建立了偏心辊式破碎机的生产率计算方法。最后,通过实验室试验验证其有效性,结果表明,该计算方法能有效计算偏心辊式破碎机的生产率。