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摘 要

：球磨机是生产部门重要的粉磨设备，但由于其耗能大、效率底、环境污染等不足，引起工程界的广泛关注和研究。本课题选择的滚筒式球磨机为研究对象，通过离散元单元法建模分析，优化其工作参数，得到提高球磨机工作效率的方法。由于影响球磨机的因素众多，我们不能单独研究其中一种参数对球磨机效率的影响。本课题采用正交法来研究转速率和介质填充率对球磨机效率的影响；然后在得到最优转速率和介质填充率的基础上，研究钢球级配对球磨机效率的影响，本课题研究了三种级配方式（等质量法、等表面积法、等个数法）对球磨机效率的影响；最后是研究衬板结构对球磨机效率的影响，本课题采用对比分析不同倾角的梯形衬板、不同高度的衬板、不同形状的衬板（矩形、三角形、波浪形衬板）和衬板条数对球磨机效率的影响。本课题通过磨机功率、碰撞次数、碰撞法向力、钢球动能、钢球间接触力等指标来分析球磨机效率，实验结果表明，球磨机的最优转速率大概在，介质填充率大概在；不同的级配方式对球磨机的影响是不同的，本实验结果显示等个数法的球磨机效率高；衬板的数量在24条左右达到最优，衬板高度在钢球直径的范围较为合适；衬板倾角和衬板形状也会对球磨机效率产生影响。本课题的优越之处是，没有局限于某个参数对球磨机效率的影响，而是综合考虑，较为合理的反映了各因素对球磨机效率的综合作用。

关键词：球磨机；球磨机影响因素；评价指标；磨机效率

Ball mill work dynamics analysis and parameter optimization research

02011226 ZhangChaoHai

Supervised by HuangPeng

Abstract：Ball mill is the important grinding equipment in production department, but because of its large energy consumption, low efficiency, environmental pollution and other shortcoming, cause the extensive concern in engineering circle. This topic choose roller ball mill as research object, by EDEM simulation software to construct model, optimization of its working parameters, obtaining the method of improving work efficiency, Because of many influence factors of ball mill, we can't separate research one of the parameters on the efficiency of the ball mill. This topic using the orthogonal method to study the turn rate and medium filling rate on the efficiency of the ball mill, And then, on the basis of optimal rate and medium filling rate, researching the influence of the way of ball for ball on mill efficiency, this topic is studied the influence of three kinds of way of ball for ball on the ball mill, The last is to study the effect of lining structure on the efficiency of ball mill, This subject adopts the method of comparative analysis different Angle of the lining plate, the height of the plate, plate of different shapes (rectangle, triangle, wavy plate) and the line plate number of impact on the efficiency of ball mill. This topic using the mill power, collision frequency, collision force, steel ball kinetic energy, the contact force as the index to analyze the efficiency of ball mill, the experimental results show that the optimal transfer rate of ball mill around, medium filling rate is around; different ball-ball combination having a different influence to ball mill efficiency, the influence of the experimental results show that the method equal number of ball mill with higher efficiency, The number of lining plate in 24 or so is the optimal, lining plate height in the range of to steel ball diameter is relatively appropriate, plate Angle and the plate shape has not obvious effects on the efficiency of ball mill, the advantage for this topic, is not limited to a certain parameters on the efficiency of ball mill, the influence of the comprehensive consideration, but reasonable to reflect the comprehensive effect of various factors on the efficiency of ball mill.

Key words: Ball Mill; EDEM; Ball mill influencing factors; Evaluation index; efficiency

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1课题研究的背景和意义 1

1.2国内外研究现状 2

1.2.1球磨机简介 2

1.2.2球磨机的国内外研究现状 2

1.3本文研究内容 4

1.3.1 本文研究内容 4

1.3.2 行文布局 4

第二章 介质运动规律分析 6

2.1引言 6

2.2钢球在球磨机中的受力分析 6

2.3磨机介质在磨机中的运动状态 7

2.4本节小结 8

第三章 球磨机建模及仿真 9

3.1引言 9

3.2球磨机参数选择计算 9

3.2.1建模参数的选取 9

3.2.2球磨机具体参数的计算 10

3.2.3根据填充率估算磨球数量 10

3.3模型的建立与仿真 11

3.3.1球磨机筒体模型的建立 11

3.3.2仿真过程 13

3.3.3观察仿真结果 13

3.4模型论证 15

3.5本章小结 15

第四章 工作参数优化 16

4.1引言 16

4.2最优磨机转速及填充率的确定 16

4.2.1实验方法及评价指标 16

4.2.2实验过程及实验数据处理 16

4.2.3参数优化结论 22

4.3最优介质级配的确定 22

4.3.1实验方法及评价指标 22

4.3.2实验过程及实验数据处理 24

4.3.3参数优化结论 29

4.4衬板结构的选取 29

4.4.1实验方法及评价指标 29

4.4.2实验过程及实验数据处理 29

4.4.3参数优化结论 42

4.5 本章小结 42

第五章 总结与展望 43

致谢 44

参考文献 45

附录 47

球磨机动力学分析及工作参数优化研究

第一章 绪论

1.1课题研究的背景和意义

球磨机是一种介质运动式粉碎设备，自1893年球磨机出现以来，它就一直在矿业、冶金、建材、化工及电力部门等若干基础行业的原料粉碎中得到广泛的应用。球磨机是根据传统的粉碎理论和粉碎力学设计的，其工作原理是利用转动的筒体，不断地带动和驱使大量的、不同大小的研磨体(球、棒、段)在筒体内产生冲挤、研磨做功，使物料从粗到细，最终达到产品的粒度要求^[1]。

尽管球磨机的工作原理简单，但是球磨机筒体内物料和研磨介质的运动状况却很复杂，影响球磨机生产效率的因素很多，比如球磨机的介质尺寸与配比、转速率、介质填充率、衬板的结构与形状、物料填充率等^[2]。在粉磨工艺过程中，由于可变参数众多，问题错综复杂，研究起来十分困难，特别是球磨机在规格、转速及介质填充率等方面的不同导致了内部装料（由物料和研磨介质组成）运动状况的多样性和复杂性，至今还没有完全弄清楚球磨机的粉磨机理, 在提高效率、降低能耗和减少钢耗等方面的研究终未取得突破性进展^[3]。

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