近壁面超声空化微射流对微细颗粒的破碎作用

针对微细粉体“团聚”导致粉磨极限的问题,在液相环境下利用超声的分散和空化冲击作用,开展了近壁面超声空化微射流对微细颗粒破碎作用的研究。通过理论计算空化微射流冲击微细颗粒破碎的有效作用范围,从空化泡溃灭速度的角度分析了超声频率、声压幅值、介质尺寸等主要参数对微射流强度的影响;结合物料质量浓度、介质尺寸、介质面积和功率等影响因素的微细颗粒超声空化破碎正交试验,并利用SEM观测粉体形貌,分析了颗粒中位粒径D50、10%体积累积粒径D10和比表面积（SSA）等分布特性。参数组合优化后获得了粒径小于800目的微细颗粒,破碎率高达79.35%;粒径大于10 000目的极细颗粒产率高达12.84%。从提高微细颗粒破碎率的角度,发现介质面积是主要影响因素,功率次之,其次为介质尺寸和物料质量浓度。试验结果与理论研究成果基本一致,表明优化超声空化微射流参数与增加介质壁面面积等方法可有效提高微细颗粒的破碎率。     

振幅对颤振球磨机粉磨效率的影响研究

针对颤振球磨机通过运动耦合增强粉磨能力的问题,基于EDEM仿真分析了不同振幅下筒体内介质运动形态,获得了不同振幅下磨机内介质碰撞能量分布,据此得出了各振幅下磨机粉磨能力的对比,然后通过调整振动电机内偏心块夹角改变了颤振球磨机的振幅,进行了不同振幅下的粉磨实验,验证了仿真分析得到的结果。仿真与粉磨实验研究结果表明:通过调整振幅可以改变磨机筒体内研磨介质的碰撞能量分布,采用大振幅有利于粉碎较粗物料,采用小振幅有利于粉碎较细物料,在粉磨过程中调整振幅以适应物料粒度的不断变化是提高磨机粉磨效率的有效途径。     

球磨过程中介质群运动区域划分方法研究

球磨过程中介质群运动状态变化对物料的破碎效率影响极大，通过对介质群运动状态进行区域划分，探究不同球磨工况下的介质群运动区域特征更能有效揭示介质群对物料的破碎方式和有效破碎区域。针对理论划分介质群运动区域过于理想、单一，试验追踪法成本过高的问题，提出了一种介质群运动区域划分的新方法-EDEM网格划分法。首先把筒体的横截面划分为若干个微元，利用数理统计的方法得到介质群位置概率分布函数，获取介质群运动速度区域分布图和碰撞特性区域分布图。然后给出了回转运动、螺旋运动及复合颤振运动三种工况下介质群运动区域的划分实例，并与试验追踪法对比，验证了EDEM网格划分法的准确性和有效性。最后通过粉磨试验中进料的破碎速率和微细颗粒产率探讨了介质群运动区域特性对颗粒的破碎方式和有效破碎区域的影响效果。本研究为优化球磨过程的影响因素和操作参数提供了一种快捷、有效的方法。     

基于CFD-DPM的大规模颗粒-流体系统数值仿真与分析

大规模复杂颗粒-流体系统主要运行参数与多物理场形态的关联机制不清晰,试验研究方法难以对这些运行参数和质量特性之间的耦合关系进行精准描述。为了探究大型立磨运行过程中多物理场耦合工作机理,通过构建粗粒非解析CFD-DPM耦合模型进行数值模拟,分析主要运行参数对立磨流场、颗粒分级、粒度分布以及成品质量的影响,模拟结果与实际工况运行结果吻合度较好,验证了所建数值计算模型能够有效地模拟出大规模颗粒-流体系统的动态选粉过程。结果表明,系统风量与选粉机转速直接影响着立磨离心分级的切割粒径与成品细度,当其它参数不变,随着系统风量增大切割粒径值变大、成品比表面积越小;当只改变选粉装置转速,切割粒径随着转速增大而减小、成品比表面积越大。     

细粉物料超声辅助筛分的机理研究

针对目前细粉物料筛分时具有强吸附性而导致物料聚团、堵塞筛孔、筛分效率低下等问题,提出了超声波辅助细粉物料筛分的机理研究。首先,结合DLVO理论,并根据颗粒在筛分中由粘性力和超声波振动产生的能量,建立了能量平衡模型;其次,进行了细粉物料颗粒团聚体凝聚和分散过程的EDEM仿真研究;最后,对超声波辅助破坏物料团聚性、吸附性的机理进行了试验验证。研究结果表明,超声波振动能够有效地打散颗粒团聚体,显著地提高筛分效率。     

立式振动磨磨介运动分析及振动强度设计

以提高立式振动磨的粉碎效果与效率为目的,深入分析其工作机理及磨钵内磨介运动情况,得出了磨钵内磨介的受力方程;在此基础上,以粉体力学中单颗粒破碎试验和研究为依据,建立了磨钵内粉体颗粒的二维粉碎受力模型,得出了物料粉碎粒径与振动强度的关系式,为立式振动磨及磨钵的设计提供理论指导。     

含团聚物潮湿细粒煤与弛张筛板耦合振动分析

为了明确筛分过程中含团聚物潮湿细粒煤物料群与弛张筛板间的耦合振动规律,首先,通过理论计算推导了单团聚物或物料颗粒与振动筛板碰撞的抛射速度及最大冲击力表达式;其次,构建了含团聚物潮湿细粒煤物料群?非线性弛张筛板的筛分过程联合仿真模型,并通过试验对其有效性进行了验证;最后,采用联合仿真模拟分析了振动参数对物料群与筛板间耦合动力学特性的影响。结果表明：单团聚物或物料颗粒抛射速度及最大冲击力由弛张筛板恢复系数、安装倾角、振动幅值、振动频率及振动角等参数共同决定;稳定筛分过程中,含团聚物潮湿细粒煤物料群非线性时变激励使弛张筛板产生拍振,物料群平均法向速度随筛板振动幅值及振动频率的增大而增大;适当增大筛板振动频率可提高物料群的筛分效率和生产率。研究结果为弛张筛筛分性能的优化及最优工作g值的确定提供了参考。     

基于离散元的球磨机粉磨破碎率计算方法研究

为了解决球磨机粉磨破碎率公式实用性差的问题,开展了颗粒的破碎率参数受到颗粒性质和球磨机内碰撞能分布的影响分析,建立了球磨机破碎过程冲击粉磨模型,提出了基于离散元方法(DEM)的破碎率计算方法。通过球磨机DEM仿真得到碰撞能分布结果,对破碎率计算公式中的参数进行求解,得到了实验条件下的破碎率函数。对比了粉磨实验的破碎率。研究结果表明,推导公式计算的破碎率与粉磨实验值符合,能够准确反映颗粒破碎率变化状态;该方法为更精确地定量描述磨机粉磨过程提供了有效途径。     

振动磨碎机动力学分析及仿真试验

通过建立介质层的运动方程和仿真试验,研究振动磨碎机磨腔内介质群的运动规律.考虑弹性力和阻尼力的影响,建立振动磨碎机的微分方程,描述机体的动态特性.分析系统在简谐激励力作用下,机体结构产生的应力和变形.研究结果表明,在适当的振动强度下,介质群以一定的频率做相对于筒体中心的回转运动,介质在一定的区域形成稳定的圆弧状运动轨迹,在其他区域形成一种级联式的抛射运动,物料流动方向和离心力方向一致,从而减小传统振动磨磨腔心部乏能区的范围.机体在持续的激励力作用下产生圆周运动轨迹,改善介质群的运动状态,获得高效的研磨效果和狭窄的粒度分布.当激振频率与系统的固有频率接近时,受迫振动的动荷系数骤然增加,系统的振幅将达到最大值,结构设计时应予以注意.     

基于简体振动信号的球磨机优化工况监测

针对球磨机优化工况监测的不足,提出了一种基于筒体振动信号的球磨机优化工况监测方法.首先,在球磨机运行特性分析基础上,研究了最大制粉出力与料位的关系,分析了基于振动信号进行优化工况监测的可能性.其次,基于钢球冲击模型和理想化钢球分层模型,结合简体上的实际振动数据确定了筒体振动信号的采样参数,并通过与传统的轴承振动信号比较,证实了简体振动信号更能反映出力的变化.最后,基于现场实测数据,验证了基于筒体振动信号监测球磨机优化工况的有效性.     

化学沉淀法制备硫酸钡超细粉体

采用化学沉淀法制备了硫酸钡超细粉体,分析了溶液滴入速率、搅拌转速、结晶温度等工艺参数对硫酸钡粒径的影响;用TEM、XRD、激光粒度测试仪等对硫酸钡颗粒形貌、粒径、物相和粒径分布进行了表征.结果表明:采用化学沉淀法在溶液滴入速率1.5 mL·min-1、搅拌转速350 r·min-1、结晶温度20℃的优化工艺条件下,可制得高纯度(≥98%)正交晶系的硫酸钡粉体,颗粒粒径在61～129 nm范围内,平均粒径为80 nm;颗粒粒径分布窄、晶相完整;无水乙醇在制备过程中能有效抑制颗粒间的团聚.     

振动磨机稳态工作模型的试验研究

通过对振动磨机磨介群运动及工作过程的分析，研究了工况参数对振动磨机工作状态及其粉磨效果的影响，运用“灰箱”理论方法，建立了包括能量，给料和设备工况参数在内的振动磨机稳态工作模型，通过试验对模型进行论证。结果表明，该模型不仅客观地反映了其工作运行过程，而且还可有效地对磨机工作过程进行控制，可为拓动磨机的进一步应用和开发提供理论依据。     

金属微粉体脉冲输送的微特性实验

采用以脉冲为微流动基本形态、脉冲当地惯性力为主动力的微流体数字化技术进行了金属微粉体(作为流体)脉冲输送微特性的实验,以解决激光金属粉体融覆沉积工艺中微粉体的精确稳定输送问题.建立了金属微粉体脉冲输送系统;以角形铬粉为实验材料,实验研究了驱动电压U、频率f、微喷嘴内径d、输送角度θ等4种系统参量对铬粉脉冲输送微特性(粉...     

表面活性剂SPAN80对水热法制备SrTiO_3粉体物相、形貌与极性的影响

以硝酸锶、钛酸四丁酯和氢氧化钾为原料,采用水热法制备了纳米SrTiO3粉体,用XRD、SEM、激光粒度分析仪等研究了制备过程中非离子表面活性剂SPAN80含量对纳米SrTiO3粉体物相、形貌、粒径和极性的影响。结果表明:表面活性剂SPAN80的添加对SrTiO3粉体晶型结构没有影响,且有效减弱了粉体的团聚;在SPAN80最佳添加量10%(体积分数)的条件下,制备得到SrTiO3粉体的颗粒尺寸约为39nm,并呈球形;极性的SrTiO3粉体被SPAN80包裹后变成了非极性粉体。     

基于道路试验的制动颤振非线性特性分析

为了探究制动器摩擦颤振内在非线性特性,设计平路D档起步和坡道空挡下坡两种试验工况,采集制动器振动信号并进行时域、时频域和相图分析。分析表明:平路D档起步工况下的摩擦颤振具有明显的短时、宽频带和冲击特征,振幅随制动压力变大而增大,持续时间随压降率减小而增长;坡道空挡下坡工况下既会发生短时、宽频带和冲击颤振,也会发生长时、多频率和周期型颤振。在不同的相对运动速度下,会因摩擦-速度非线性发生单周期、倍周期、多耦合周期乃至混沌振动。摩擦颤振存在3种不同的基础频率及其非线性耦合关系,表明颤振机理既有黏滑振动效应,也可能有底盘角系统的模态耦合效应。     

正多边形角螺旋衬板对球磨机粉磨效率影响的数值分析

球磨机作为一种物料粉碎设备,被广泛应用于冶金、建材、化工和矿山工业等基础性行业。磨介的运动形态对球磨机的粉磨效率影响极大,而衬板是球磨机中改善磨介运动状态并使其获得较佳运动形态的重要零部件之一。因此,针对衬板结构对磨介运动形态的影响,理论分析正多边形角螺旋衬板中磨介运动形态的影响因素,得出磨介运动状态与衬板结构参数的关系方程和曲线图像。通过建模仿真对比分析这些参数的影响效果,验证理论分析的正确性。理论和数值分析结果表明:当正多边形角螺旋衬板的边数为4,并以50°安装转角安装时,球磨机具有较高的粉磨效率,为开展正多边形角螺旋衬板的试验测试研究和合理选择衬板结构参数提供了理论依据。     

液固两相介质多频超声粒径分布测量

液固两相流动广泛存在于工业过程中,其粒径分布信息在线测量对生产优化与控制十分重要。超声法作为无扰动式多相流动参数测量方法,其衰减特性与固相颗粒粒径、体积分数等密切相关,可用于实现粒径分布在线测量。本文搭建液固两相介质超声衰减实验装置,装置采用石英砂作为固相颗粒,自来水为液相,利用线性调频超声信号激励研究液固两相介质的超声衰减特性。实验结果表明,随着激励频率和固相体积分数的升高,超声衰减系数逐渐增加,采用Twomey及遗传算法等对液固两相介质粒径分布进行反演,测试结果与马尔文激光粒度分析仪的粒径分布结果相比,相关系数为0.918。     

无心磨床颤振的测定和分析

本文采用较先进的测试手段(3582A型频谱分析仪和5420A型数字信号分析仪)对无心磨床的颤振进行了测定和分析,迅速得到在所要求的频率范围内的频率响应曲线(振幅和相位)。对无心磨床在空运转、正常磨削和磨削发生颤振时这三种工况下的振动分别测量并进行比较,测定了它的共振频率、颤振频率及其模态,分析了发生颤振的原因、特性及其改进措施。     

不同高温浆体中螺杆钻具定子衬套的摩擦规律

定子橡胶衬套的磨损易导致螺杆钻具工作效率降低或过早发生失效。为研究钻井工况下橡胶衬套的摩擦磨损特性,对定子橡胶衬套在干磨状态以及不同浆体介质中的状态进行了摩擦学试验,并对橡胶磨损量进行称量。试验结果表明：在干磨和各浆体介质中,中低载荷和低转速情况下,橡胶的摩擦因数随着载荷和转速增大而减小,橡胶的磨损量随载荷和转速的增大而增大;在浆体介质中,橡胶磨损量随泥浆密度的增大而增大。衬套的磨损机理主要表现为滞后磨损、氧化降解和微切削作用磨损。     

振动轮式微机械陀螺动态特性光学测试方法研究

振动轮式微机械陀螺尺寸小、振动频率高,为了精确评价其动态特性,建立了基于高速摄像技术、显微技术与数字图像相关技术的光学测试系统。配有光学显微镜的高速摄像设备(32000fps)记录并保存被测物瞬时序列图像,根据被测物的角振动特性设计相应的图像相关计算方法以获得振子各时刻的运动位移,并通过位移时间曲线分析振子的固有频率、阻尼系数及品质因子等动态特性参数。实验结果显示,图像相关精度达0.01像素,频率测量误差小于0.01%。高精度地测量了振动轮式微机械陀螺的动态特性,为微结构动态特性的研究提供了一个有效方法。