高 遠(yuǎn), 賈民平, 楊小蘭, 劉極峰

(1.東南大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，南京 211189； 2.南京工程學(xué)院 機(jī)械工程學(xué)院，南京 211167)

雙變激振超細(xì)振動(dòng)磨電機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)速多工況組合優(yōu)選研究

高 遠(yuǎn)1, 賈民平1, 楊小蘭2, 劉極峰2

(1.東南大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，南京 211189； 2.南京工程學(xué)院 機(jī)械工程學(xué)院，南京 211167)

針對(duì)恒速振動(dòng)電機(jī)振動(dòng)磨在超細(xì)粉碎過(guò)程中易出現(xiàn)物料團(tuán)聚而引起顆粒細(xì)化難度增大、超微粉碎發(fā)展受限的情況，提出振動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速、激振偏心塊矢徑隨時(shí)間變化的雙變激振方式，結(jié)合Adams仿真及樣機(jī)試驗(yàn)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速變化曲線(xiàn)進(jìn)行優(yōu)化,從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)高振強(qiáng)特性超微粉碎激勵(lì)方法的研究。通過(guò)模擬分析振動(dòng)磨機(jī)不同轉(zhuǎn)速工況下的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)特性、振強(qiáng)變化規(guī)律，對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速最佳變化范圍和組合效應(yīng)進(jìn)行研究，以平均粒徑為10 μm的金剛石粉末為研磨對(duì)象進(jìn)行120 h新型振動(dòng)磨機(jī)的碎磨試驗(yàn)，從而驗(yàn)證了組合優(yōu)選所得到的電機(jī)轉(zhuǎn)速變化曲線(xiàn)能夠使得顆粒進(jìn)一步細(xì)化。

振動(dòng)磨；超細(xì)粉碎；電機(jī)轉(zhuǎn)速；高振強(qiáng)

納米級(jí)的超硬材料不僅硬度高、抗磨損性能好，還具備特殊的物理化學(xué)特性，具有極為廣闊的應(yīng)用前景。近幾年來(lái)，工業(yè)生產(chǎn)廣泛采用機(jī)械粉碎法制備納米顆粒，該方法具有成本低、易規(guī)?；葍?yōu)勢(shì)。振動(dòng)磨[1-2]作為機(jī)械法的主要應(yīng)用設(shè)備，相對(duì)能耗小、效率高且產(chǎn)品粒度分布集中。但是由于粉體物料細(xì)化過(guò)程中隨著粒徑的減小易出現(xiàn)顆粒聚團(tuán)現(xiàn)象，導(dǎo)致現(xiàn)有振動(dòng)磨機(jī)制粉產(chǎn)品的顆粒粒徑最小只能達(dá)到0.5 μm左右。因此，改善超細(xì)粉碎的團(tuán)聚、不細(xì)化現(xiàn)狀是必要的。

為解決超細(xì)粉碎硬團(tuán)聚、不細(xì)化的技術(shù)難題，多年來(lái)國(guó)內(nèi)外學(xué)者在振動(dòng)粉碎領(lǐng)域進(jìn)行了大量研究。BECKER等[3]通過(guò)實(shí)際試驗(yàn)證實(shí)物料粉碎效果的影響參數(shù)為振強(qiáng)和比能；GONZALEZ等[4]采用理論推導(dǎo)與試驗(yàn)相結(jié)合的方法證明了振強(qiáng)、振頻與產(chǎn)品粒度間存在特定關(guān)系，在同等研磨時(shí)間下振強(qiáng)越大產(chǎn)品粒度越細(xì)；ROMANKOV等[5]通過(guò)實(shí)驗(yàn)確認(rèn)振動(dòng)磨粉磨效率隨振強(qiáng)增加基本呈單調(diào)增趨勢(shì)；GOCK等[6]提出具有不平衡振源的偏心振動(dòng)磨配以大振幅，導(dǎo)致沖擊力的集中，可有效提高振強(qiáng)，降低能耗；IMJ磨機(jī)研制者錢(qián)汝中基于共振理論說(shuō)明在超細(xì)粉磨時(shí)應(yīng)采用較高的振強(qiáng)[7]；徐波等[8]通過(guò)建立介質(zhì)層的運(yùn)動(dòng)方程和仿真試驗(yàn)指出：在適當(dāng)?shù)恼駝?dòng)強(qiáng)度下可以提高介質(zhì)的能量傳遞率。上述研究均證實(shí)了顆粒細(xì)化的關(guān)鍵是提高振強(qiáng)并根據(jù)材料特性調(diào)整最佳振強(qiáng)，但其研究過(guò)程中只采用了恒定振頻或簡(jiǎn)單變頻的控制方法，碎磨過(guò)程振強(qiáng)成分單一，實(shí)際取得的效果有限[9-10]。

本文從振動(dòng)磨破碎機(jī)理出發(fā)考察金剛石物料破碎與磨機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)速間的關(guān)系，提出變頻變矢徑的雙變激振控制方法并研究其優(yōu)化組合范圍，確定具有瞬態(tài)高振強(qiáng)特性的激勵(lì)參數(shù)，并通過(guò)試驗(yàn)對(duì)該方法的有效性進(jìn)行了驗(yàn)證。

1 振動(dòng)磨機(jī)工作機(jī)理

振動(dòng)磨機(jī)工作時(shí)筒內(nèi)磨介可以看做離散的耦合系統(tǒng)[11-13]，借助高速攝影技術(shù)對(duì)振動(dòng)磨機(jī)工作時(shí)筒內(nèi)磨介的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行觀察分析，可以將磨介的運(yùn)動(dòng)大致分為分層循環(huán)運(yùn)動(dòng)和拋射運(yùn)動(dòng)2種。

分層循環(huán)運(yùn)動(dòng)是指磨介群繞筒體瞬時(shí)中心做分層循環(huán)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，考察其分層現(xiàn)象，如圖1所示。

圖1 磨介層分層運(yùn)動(dòng)位置矢量圖Fig.1 Position vector diagram of grinding medium layer motion

對(duì)第i層磨介，其運(yùn)動(dòng)由磨介隨磨介群的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和隨磨機(jī)筒體的運(yùn)動(dòng)合成，其位置矢量rp為：

rp=ri+rs

(1)

式中，ri為第i層介質(zhì)相對(duì)筒體的位置矢量，rs為第i層介質(zhì)相對(duì)瞬時(shí)回轉(zhuǎn)中心的位置矢量。則第i層磨介層單個(gè)磨介的運(yùn)動(dòng)方程為：

(2)

式中，A為振動(dòng)磨機(jī)振幅，ω為偏心塊角速度，Rs為第i層介質(zhì)對(duì)應(yīng)的回轉(zhuǎn)半徑，ωs為第i層介質(zhì)對(duì)應(yīng)的回轉(zhuǎn)頻率，α,β為相位差，求導(dǎo)得速度方程：

(3)

則速度大小為：

拋射沖擊運(yùn)動(dòng)是指磨介群做分層回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)沿筒壁上升運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)，磨介向上拋起，做拋射運(yùn)動(dòng)。拋射運(yùn)動(dòng)初速度的最大值和最小值，分別對(duì)應(yīng)拋射軌跡線(xiàn)簇的上下邊界，如圖2所示。

圖2 磨介群沖擊運(yùn)動(dòng)示意圖Fig.2 Diagram of grinding medium impact motion

設(shè)磨介由P點(diǎn)拋射而出，P點(diǎn)坐標(biāo)為(xp,yp),由牛頓第二定律可以得到其拋射運(yùn)動(dòng)軌跡為：

綜上，分層循環(huán)運(yùn)動(dòng)和拋射沖擊運(yùn)動(dòng)與磨機(jī)轉(zhuǎn)速、磨筒振幅密切相關(guān)。轉(zhuǎn)速越大，分層運(yùn)動(dòng)越明顯；振幅越大，拋射運(yùn)動(dòng)越激烈。

平均粒徑為10 μm的金剛石粉體，其晶體結(jié)構(gòu)已趨于完美，且金剛石物料屬于超硬材料，抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)大于抗剪強(qiáng)度，應(yīng)將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)對(duì)應(yīng)的磨剝破碎作為主要破碎形式，增大筒體振動(dòng)頻率，輔以沖擊破碎，形成超細(xì)金剛石粉體的最佳破碎形式組合。

為此，本文提出電機(jī)轉(zhuǎn)速隨時(shí)間變化的變轉(zhuǎn)速激振方法。振動(dòng)磨機(jī)工作時(shí)電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速隨時(shí)間變化從而引起一級(jí)、二級(jí)偏振塊的當(dāng)量矢徑躍動(dòng)產(chǎn)生瞬態(tài)高振強(qiáng)，以高振強(qiáng)的強(qiáng)勢(shì)撞擊力對(duì)物料解團(tuán)聚，使顆粒進(jìn)一步細(xì)化至1 μm以下。

2 雙變激振振動(dòng)磨模型建立

磨機(jī)工作時(shí)，偏心塊產(chǎn)生的離心作用使得機(jī)體振動(dòng)，偏心塊在驅(qū)動(dòng)電機(jī)的帶動(dòng)下產(chǎn)生離心力：

P0=m0rω2

其中，m0為偏心塊質(zhì)量，r為偏心塊矢徑，ω為電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速。普通磨機(jī)的偏心塊矢徑為定值，得到的激振力為單一值，不利于增加筒內(nèi)磨介與物料碰撞的幾率。

將傳統(tǒng)的偏心塊變?yōu)槎?jí)偏心塊組合，該組合偏塊激振器具有變當(dāng)量矢徑功能，結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)圖3。電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速隨時(shí)間變化時(shí)，一級(jí)偏心塊的速度會(huì)發(fā)生波動(dòng)，利用該速度波動(dòng)使具有獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的二級(jí)偏心塊產(chǎn)生速度矢量的躍動(dòng)變化，讓夾角ψ2的變化具有時(shí)變性，則r1、r2合成當(dāng)量矢徑r也會(huì)隨時(shí)間變化，從而形成變矢徑激振方法。變轉(zhuǎn)速變矢徑激振方法可以使得激振力大小不斷變化，形成振強(qiáng)成分多元化且具有瞬態(tài)高振強(qiáng)特性的激勵(lì)方法。

1.一級(jí)偏心塊 2.二級(jí)偏心塊圖3 二級(jí)偏心塊結(jié)構(gòu)示意圖Fig.3 Structure of double eccentric block

雙變激振振動(dòng)磨是利用電機(jī)轉(zhuǎn)速及偏心塊矢徑的時(shí)變性，使得磨機(jī)做高頻、寬頻振動(dòng)。一方面，磨機(jī)的高頻振動(dòng)會(huì)讓磨介與物料間產(chǎn)生沖擊、摩擦、剪切等作用從而使物料破碎細(xì)化，另一方面，磨機(jī)的寬頻振動(dòng)會(huì)加劇磨介與物料間的相互作用，加快被磨物料的粉碎。

雙變激振振動(dòng)磨主要由筒體、支架、彈簧、激振電機(jī)、聯(lián)軸器和偏心塊組成，其虛擬樣機(jī)仿真模型如圖4所示，仿真基本參數(shù)如表1。偏心塊尺寸及質(zhì)量與實(shí)際物理樣機(jī)保持一致。

表1 仿真基本參數(shù)

1.上質(zhì)體 2.變節(jié)距硬特性線(xiàn)彈簧 3.一級(jí)偏心塊 4.二級(jí)偏心塊 5.環(huán)形橡膠復(fù)合彈簧 6.筒體 7.振動(dòng)電機(jī) 8.下質(zhì)體圖4 偏心振動(dòng)磨示意圖Fig.4 Schematic diagram of eccentric vibration mill

3 雙變激振振動(dòng)磨仿真試驗(yàn)

電機(jī)轉(zhuǎn)速是影響振動(dòng)磨機(jī)效率的一個(gè)重要因素，在固定球料比的條件下進(jìn)行仿真分析，改變電機(jī)轉(zhuǎn)速的同時(shí)保持其他參數(shù)不變，討論振強(qiáng)K、振幅A及速度v在不同電機(jī)轉(zhuǎn)速ω工況下的變化規(guī)律，探索電機(jī)轉(zhuǎn)速ω的最佳變化范圍。振強(qiáng)K定義如式(4)。

(4)

式中，A為振幅;ω為電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速。

根據(jù)文獻(xiàn)[14]，磨機(jī)振動(dòng)強(qiáng)度通常取4～6，一般振強(qiáng)大于10時(shí)稱(chēng)為高振強(qiáng)。振強(qiáng)增大會(huì)降低磨機(jī)的抗疲勞壽命，且工程中為了減小機(jī)體慣性力，通常采用較小的振幅。設(shè)置振強(qiáng)最大值為30，振強(qiáng)變化范圍為(5,30)，振幅在(5,10) mm內(nèi)變化。

具體分析電機(jī)轉(zhuǎn)速對(duì)振動(dòng)磨機(jī)機(jī)體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的影響，以1 000 r/min為電機(jī)基本轉(zhuǎn)速，使轉(zhuǎn)速以100 r/min為步長(zhǎng)遞增，轉(zhuǎn)速變化范圍由(900,1 100) r/min增大至(400,1 600) r/min，得到6種工況如表2，各工況下電機(jī)均采用正弦驅(qū)動(dòng)。

表2 振動(dòng)磨機(jī)6種工況下電機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)速

磨機(jī)由電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)工作，機(jī)體的振動(dòng)頻率f機(jī)與電機(jī)的轉(zhuǎn)速ω變化趨勢(shì)一致，具體轉(zhuǎn)換關(guān)系如式(3)。

(5)

式中,ω為電機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)速(r/min)。

由式(5)可知，電機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)速以正弦曲線(xiàn)變化時(shí)，機(jī)體振動(dòng)信號(hào)的頻譜圖應(yīng)為某一范圍內(nèi)連續(xù)變化的曲線(xiàn)，計(jì)算得各工況條件下振動(dòng)磨機(jī)體振動(dòng)的頻率分布見(jiàn)表3。振動(dòng)磨機(jī)物料粉碎過(guò)程中粒徑隨時(shí)間變化而需要不同的振頻，由表3可知隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速變化范圍的增大，機(jī)體的振動(dòng)頻帶越寬，有益于物料的研磨。

表3 各工況下機(jī)體振動(dòng)頻率分布

4 不同工況運(yùn)動(dòng)響應(yīng)特性對(duì)比分析

對(duì)振動(dòng)磨機(jī)6種工況下的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)特性及振強(qiáng)變化規(guī)律進(jìn)行分析，可以進(jìn)一步獲得電機(jī)轉(zhuǎn)速最佳變化范圍及組合。

6種工況下機(jī)體振幅A在A≤5、A>5兩區(qū)間的占比隨工況的變化曲線(xiàn)見(jiàn)圖5。由圖5可知隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速變化范圍增大，筒體豎直方向的振幅在A≤5區(qū)間占比越小，在A>5區(qū)間占比越大。

圖5 振幅A占比隨工況變化曲線(xiàn)Fig.5 Proportion of amplitude versus conditon curve

提取振動(dòng)磨機(jī)在不同轉(zhuǎn)速工況下的振動(dòng)速度v，并通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析計(jì)算振動(dòng)速度的平均值及標(biāo)準(zhǔn)差，得到如圖6所示的變化曲線(xiàn)。

圖6 不同工況振動(dòng)速度平均值及標(biāo)準(zhǔn)差Fig.6 Average vibration velocity and standard deviation

由圖6可知，機(jī)體振動(dòng)速度的平均值及標(biāo)準(zhǔn)差均隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速變化范圍的增而增大，說(shuō)明電機(jī)轉(zhuǎn)速變化范圍越大，機(jī)體的振動(dòng)速度越大，振動(dòng)越激烈，則筒壁傳給磨介的初速度越大，研磨效果越強(qiáng)。

在分析了電機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)速對(duì)機(jī)體的振幅及速度的影響的基礎(chǔ)上，討論振強(qiáng)隨電機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)速的變化規(guī)律。根據(jù)式(2)計(jì)算振強(qiáng)的最大值，并分析振強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)差的變化規(guī)律如圖7所示。

圖7 不同工況振強(qiáng)最大值及標(biāo)準(zhǔn)差Fig.7 Maximum vibration strength and standard deviation

如圖7所示，機(jī)體振強(qiáng)最大值及標(biāo)準(zhǔn)差均隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速的變化范圍增大而增大。其中，第1工況下最大振強(qiáng)為8.31，高振強(qiáng)無(wú)占比，在選取電機(jī)轉(zhuǎn)速時(shí)應(yīng)避開(kāi)該轉(zhuǎn)速變化范圍。

機(jī)體振強(qiáng)K在(0,10]、(10,20]、(20,30]這3個(gè)區(qū)間內(nèi)的占比隨工況變化，分別作出各區(qū)間振強(qiáng)K占比隨工況的變化曲線(xiàn)如圖8所示。

圖8 不同工況振強(qiáng)K占比變化曲線(xiàn)Fig.8 Proportion of vibration strength versus conditon curve

由圖8可以看出，振強(qiáng)在(0,10]、(10,20]區(qū)間內(nèi)的占比在第4工況后基本不隨電機(jī)轉(zhuǎn)速變化范圍的增大而增大，但超高振強(qiáng)K(20

綜上，振幅A>5區(qū)間占比隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速的增大而增加；機(jī)體振動(dòng)速度增長(zhǎng)趨勢(shì)明顯，振動(dòng)速度變化激烈；當(dāng)電機(jī)最大轉(zhuǎn)速大于1 400 r/min，即電機(jī)轉(zhuǎn)速為第4、5、6工況時(shí)，磨機(jī)工作周期內(nèi)出現(xiàn)一定比例的超高振強(qiáng)，振強(qiáng)的最大值和波動(dòng)程度都隨著轉(zhuǎn)速的變化范圍增大而增大?？傮w上，隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速的增大，機(jī)體振動(dòng)越劇烈，碎磨效果越好。

5 多工況組合優(yōu)選

由上述不同工況運(yùn)動(dòng)響應(yīng)特性對(duì)比分析可知，電機(jī)轉(zhuǎn)速以單一工況對(duì)應(yīng)的曲線(xiàn)變化時(shí)，振動(dòng)磨機(jī)體振幅A、振強(qiáng)K分布并不理想，應(yīng)采用多個(gè)工況的組合。除去工作周期內(nèi)高振強(qiáng)及超高振強(qiáng)均無(wú)占比的第1工況，選擇第2、3、4、5、6工況做組合優(yōu)化，優(yōu)先選取機(jī)體振動(dòng)頻帶較寬的組合，同時(shí)為避免電機(jī)轉(zhuǎn)速在變化過(guò)程中出現(xiàn)較大跳躍而損壞，工況組合采用對(duì)稱(chēng)分布組合，具體組合方案如表4。

表4 工況組合方案

分析各組合方案對(duì)應(yīng)的振幅、振強(qiáng)分布規(guī)律如表5。為了保證振動(dòng)磨機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，超高振強(qiáng)(20

表5 各組合方案對(duì)應(yīng)的振幅、振強(qiáng)分布規(guī)律

方案C6對(duì)應(yīng)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)速變化曲線(xiàn)如圖9，轉(zhuǎn)速變化區(qū)間為400～1 600 r/min，變化周期為116 s。該變頻驅(qū)動(dòng)工況下，降低了高振幅占比，同時(shí)保證磨機(jī)工作周期內(nèi)超高振強(qiáng)有占比，并將超高振強(qiáng)控制在振動(dòng)磨機(jī)的正常工作強(qiáng)度內(nèi)。

圖9 優(yōu)化后電機(jī)轉(zhuǎn)速變化曲線(xiàn)Fig.9 Motor speed curve after optimization

6 物理樣機(jī)粉磨試驗(yàn)

為了驗(yàn)證工況組合優(yōu)化分析給出的電機(jī)轉(zhuǎn)速優(yōu)化曲線(xiàn)的有效性，分別對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速為恒定、電機(jī)轉(zhuǎn)速按照優(yōu)化曲線(xiàn)變化兩種工況進(jìn)行雙變激振振動(dòng)磨樣機(jī)試驗(yàn)對(duì)比研究，以粉碎后的金剛石粉體顆粒的平均粒徑以及顆粒斷裂形貌作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，試驗(yàn)樣機(jī)如圖10，試驗(yàn)條件如表6。采用Labview測(cè)控系統(tǒng)[14]控制電機(jī)轉(zhuǎn)速。

1.筒體 2.變節(jié)距硬特性線(xiàn)彈簧 3.振動(dòng)電機(jī)圖10 雙變激振振動(dòng)磨樣機(jī)Fig.10 New vibration mill prototype

試驗(yàn)條件材料金剛石入料粒度10μm磨介填充率75%研磨時(shí)間120h

圖11給出了優(yōu)選前后后金剛石粉體產(chǎn)品的電鏡掃描圖像，由圖像可以看出優(yōu)化后金剛石粉體粒徑有明顯減小。利用Winners2000激光粒度儀測(cè)定試驗(yàn)后金剛石粉體產(chǎn)品的粒度大小及分布，測(cè)定結(jié)果如圖12，更直觀地比較了優(yōu)選前后金剛石產(chǎn)品粒徑的變化。

對(duì)比電機(jī)轉(zhuǎn)速恒定和轉(zhuǎn)速隨優(yōu)化曲線(xiàn)變化兩種工況下的碎磨效果如表7。由表7知優(yōu)化后金剛石粉體碎磨產(chǎn)品平均粒徑為0.27 μm，而恒定轉(zhuǎn)速工況下的金剛石粉體碎磨產(chǎn)品平均粒徑為2.52 μm，優(yōu)化后產(chǎn)品平均粒徑有明顯的減小。此外，由圖11也可以看出優(yōu)化后金剛石顆粒產(chǎn)品的粒度分布較窄。上述樣機(jī)試驗(yàn)結(jié)果分析證實(shí)了電機(jī)轉(zhuǎn)速優(yōu)化曲線(xiàn)的有效性。

表7 不同工況下樣機(jī)試驗(yàn)結(jié)果

圖11 金剛石顆粒產(chǎn)品電鏡掃描圖像Fig.11 Diamond particle product SEM image

圖12 優(yōu)化后金剛石顆粒產(chǎn)品累積粒度分布圖Fig.12 Product cumulative particle size distribution

7 結(jié) 論

通過(guò)本次研究得到如下結(jié)論：

(1)對(duì)于金剛石等超硬脆性顆粒，磨機(jī)應(yīng)采用較大振頻，將磨剝作為主要粉磨形式對(duì)物料進(jìn)行細(xì)化的主要方式。

(2)電機(jī)轉(zhuǎn)速是振動(dòng)磨機(jī)粉磨過(guò)程中可控的主要影響因素，不僅會(huì)影響到筒內(nèi)介質(zhì)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)外，還會(huì)對(duì)振強(qiáng)、振幅及振動(dòng)速度等筒外運(yùn)動(dòng)參數(shù)造成影響。因此，確定了合理選擇電機(jī)轉(zhuǎn)速變化是提高粉磨效率的有效途徑。

(3)雙變激振振動(dòng)磨工作時(shí)具有高振強(qiáng)以及適當(dāng)?shù)某哒駨?qiáng)，有利于打破粉體聚團(tuán)，使物料顆粒進(jìn)一步細(xì)化，獲得較好的粉磨效果。

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Optimization of the motor speed of ultrafine vibration mill

GAO Yuan1, JIA Minping1, YANG Xiaolan2, LIU Jifeng2

(1.College of Mechanical Engineering, Southeast University, Nanjing 211189, China；2.College of Mechanical Engineering, Nanjing Institute of Technology, Nanjing 211167, China)

Material agglomeration is easy to appear during the ultrafine grinding process by ordinary vibration mill with constant motor speed. Because of that, the difficulty to refine the particles is increased and the development of ultra-fine powder is limited. A new excited mode with the motor speed changing over time was put forward, and an ultrafine grinding excitation method with high vibration strength was explored through Adams simulation and prototype experiments. The motion response characteristics of the body, the changing rule of vibration strength and the optimal range of motor speed were obtained through simulation analysis of vibration mill at different speed. Grinding tests on the new vibration mill were conducted with diamond powder as the grinding object, whose average particle size was 10 microns. The results show that the reasonable change of motor speed is conducive to the further refinement of particles.

vibration mill; ultrafine grinding; motor speed; high vibration strength

國(guó)家自然科學(xué)基金(51375221)

2015-07-30 修改稿收到日期：2016-01-11

高遠(yuǎn) 女，碩士，1992年生

賈民平 男，教授，博士生導(dǎo)師，1960年生

TH113.1

A

10.13465/j.cnki.jvs.2017.02.008