新型锤片式饲料粉碎机分离装置内物料运动规律及其粉碎效果试验研究

摘要

新型锤片式饲料粉碎机克服了传统粉碎机由于物料环流层的作用而普遍存在能耗大、物料过粉碎、物料温升大、筛片磨损严重的问题,其单机上可实现循环粉碎。论文主要对物料在新型粉碎机分离流道的运动规律及物料筛分进行研究。
　　论文首先论述了锤片式饲料粉碎机的研究背景及研究意义,对锤片式饲料粉碎机的发展及国内外研究现状进行了说明,对其工作机理及优势进行了阐述。
　　其次,对物料颗粒在分离装置内的运动规律进行了研究。针对物料在锤片式饲料粉碎机分离流道内的受力情况,建立了物料运动数学模型;并使用该数学模型,对分离流道内物料颗粒运动轨迹使用MATLAB进行了仿真。通过与试验结果比较表明,物料运动数学模型是合理的。研究发现:在较短时间内,颗粒受到风力及重力的影响较小,受到初速度影响较大,物料颗粒速度变化较小;颗粒入射角度过大或者过小时,颗粒与分离流道管壁的碰撞次数增多,能量损失较大,不利于物料到达筛面;气相速度10m/s颗粒速度5m/s倾斜角度45°情况下,物料基本上可以无碰触壁面即可到达筛网。
　　再次,对物料颗粒的透筛情况进行了数值模拟。利用ANSYS workbench环境下FLUENT模块,建立流体域的有限元模型,考察了不同粒径的颗粒在分离流道内的分布情况,分析了物料分布状态对物料透筛的影响。研究表明,物料由于受到筛网的阻碍作用明显且在分离装置内分布不均匀。
　　最后,对粉碎机的粉碎效果进行了正交试验研究。针对物料颗粒的透筛情况,对粉碎效率进行了定义并以其作为试验指标,使用L16(45)正交表进行了四因素四水平的正交试验。考查了电机转速、筛网孔目、喂料量、筛网安装角度四个因素对粉碎效率的影响。使用极差分析法,找到了粉碎机的最佳工作参数组合为:主轴转速2500r/min、筛网孔目数4目、喂料量0.5kg、筛网安装角度60°;使用方差分析法,得到筛网孔目对粉碎效率的影响最为显著,粉碎机转速和筛网角度对粉碎效率也有显著影响,喂料量对粉碎效率的影响不显著。
　　论文选题来源于国家自然基金项目。通过本文对粉碎机内部物料运动规律、计算机仿真及正交试验的研究,为进一步改进分离装置、提高粉碎效率提供了理论依据。

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1 绪论

1.1 课题研究背景

1.2 国内外研究现状

1.3 本文应用软件简介

1.4 本文展开的研究工作

2 新型锤片式饲料粉碎机

2.1 新型粉碎机的结构与工作原理

2.2 新型筛分原理的优点

2.3 新型粉碎机粉碎室内气流场与负压

2.4 新型粉碎机内部颗粒运动

2.5 本章小结

3 新型锤片式饲料粉碎机分离流道内颗粒运动规律

3.1 运动数学模型

3.2 分离装置入口物料颗粒特定位置入射MATLAB仿真研究

3.3 分离装置入口物料颗粒全位置入射MTLAB仿真研究

3.4 高速摄像机实验研究

3.5 物料在分离装置内撞击壁面能量损失研究展望

3.6 本章小结

4 新型锤片式饲料粉碎机分离流道内颗粒分布规律FLUENT仿真

4.1 计算机建模与网格划分

4.2 边界条件设置

4.3 分析选项设置

4.4 气—固两相流模拟结果分析

4.5 本章小结

5 新型锤片式饲料粉碎机物料粉碎效率正交试验研究

5.1 正交试验设计方法概述

5.2 试验目的与意义

5.3试验材料与试验设备

5.4 试验技术路线

5.5 试验结果分析

5.6 概率筛设计展望

5.7 本章小结

结论

参考文献

附录A物料颗粒入口速度与风速相同时MATLAB程序

附录B 考虑撞击能量损失物料颗粒入口速度与风速相同时MATLAB程序

在学研究成果

致谢