《压球机的成型数学模型与功率计算》
本文是数学模型相关本科论文怎么写与压球机和数学和模型和计算类论文如何写.
摘 要：压球机是粉末冶金的一种常用设备,挤压成型时物料处于一种复杂的物理变形过程,挤压功率一直难以精确计算.本文介绍了压球机的设备组成及工作原理,通过数学方法建立了挤压成型时的模型,利用微积分计算实际消耗的功率,这种算法对与此类近似设备的生产研发具有一定的参考价值.
关键词：压球机;数学模型;微积分;功率
中图分类号：TF124 文献标识码：A 文章编号：1673-260X（2020）01-0061-02
压球机用于将经过充分混均润湿的还原铁混合原料,如铁精粉、除尘灰与煤粉的混合物等,进行压制成球的生产设备,其广泛应用于钢铁、水泥等可回收粉尘较大的企业.其成品可作为二次烧结原料,既完成了生产废弃物的回收利用,又实现了节能减排.压球机的额定功率应符合实际消耗功率,而实际消耗功率采用一般方法往往难以计算,本文通过对压球机的工作状态进行分析,建立其工作原理的数学模型,利用微积分计算实际消耗功率,这对于设备的设计改造具有一定指导意义.
1 压球机的工作原理及设备组成
压球机由预压装置、传动系统、压辊装置、液压系统、机架等组成（见图1）.压球机的工作原理是：物料由预压螺旋预压,形成一定的致密度,然后经加料口强制喂料,落入两个压辊之间,压辊表面有相对应的呈棋盘式布置的半球碗,压辊呈水平布置,物料咬入对辊并压缩成连续的球条带.在两个压辊的中心线平面上挤压停止,当压辊继续旋转时,压力降低,所压得之型球因弹性变形尺寸稍增大,使型球与碗壁的贴合受到破坏,从而使型球顺利脱模.
预压装置由变频电机驱动预压螺旋,通过调节电机转速实现定量给料,以此来保证物料均匀进入对辊之间.物料经预压螺旋形成一定致密度,再被强制连续压入主进料口.
传动系统包括：主电机、液力耦合器、减速机、万向联轴器.主电机提供工作动力,经液力耦合器、减速机,将扭矩传递至同步齿轮箱,主动轴与从动轴采用同步齿轮啮合,以保证两轴同步相对转动.因从动轴压辊在工作中产生径向位移,因此选用万向联轴器用于同步齿轮箱与压辊的联接.
压辊装置包括主辊和副辊,两辊在工作时保持一定的压力,并做同步相对转动,将落入其中的物料压实成型.主辊为主动辊,其轴承座为固定式,与机架框架的梁连接;副辊作为从动辊,其轴承座为活动式,由液压缸顶住其活动端,保持两辊间的工作压力.
液压系统由油箱、油泵、过滤器、溢流阀、单向阀、蓄能器等组成,在从动轴压辊处承座设有两个液压缸,主要功能是向两压辊间提供稳定的工作压力,并具有蓄能和安全溢流及保压的作用.
机架为框架式结构,由基座、方梁、壳体组成,内部安装有固定轴承座和活动轴承座,分别作为主辊和副辊的基础.
2 压球机成型的数学模型及功率计算
主电机通过减速机传动产生较大的扭矩,作用于压辊的主辊,通过同步齿轮驱动副辊做同速反向旋转.送入压辊前,物料作自由流动,从压辊表面的某点起被压辊咬入,随着压辊的旋转,物料占有的空间逐渐减小,逐渐被压缩,达到成型压力最大值,随后则压力逐渐减小.所压得的型球因弹性回复而产生尺寸增大,球与球碗内壁的粘合受到破坏,加上其本身的重量而顺利脱模.
压球机通过压辊间的压力将粉状物料压制成椭球实体,其间粉料发生了如下变化：1）固体颗粒的塑性变形和弹性变形;2）固体颗粒互相移近和靠拢;3）气体在颗粒间隙中的移动;4）气体受压后经压辊以及物料的缝隙逸出.由此可见,椭球实体的压制成形过程实质上是粉料的互相移动、变形,迫使孔隙率减少和椭球实体结构致密化的过程.
根据压球机的工况分析,建立挤压数学模型,取垂直于压辊轴线平面为参考平面,以两个压辊的切点为原点,以原点至球碗另一端点所在直线为y轴（假定球碗的一端位于原点处）,取该直线的垂线为x轴,建立平面直角坐标系（见图2）.下面以此数学模型为基础,结合压球机的实际工况,计算挤压成型所做的功.
根据实际工况条件,压球机压辊直径D等于1000 mm,压辊宽度L等于900mm,压辊角速度ω等于10r/min等于π/3ran/s,球碗尺寸为40×30×20mm,线压比q等于6t/cm等于6×103×9.8N/cm.
用q×y表示挤压力,dx表示微位移,则在成球过程中,每排型球在压辊挤压力作用下产生微位移所做的功dW可表示为：dW等于q·y·dx （1）
根据计算结果,压球机的主电机、减速机、液力耦合器等相关设备在此基础上选取的功率,符合实际工况,设备运转平稳、可靠.
3 结论
通过对压球机工作原理的分析,构建了压球机的挤压数学模型,采用微积分方法计算出压球机的实际消耗功率,为压球机设备的设计及选型提供了依据.本文所采用的计算方法同样适用于类似的挤压工况,对于相关设备的功率校核、设备选型具有一定的指导作用.
参考文献：
〔1〕蔣晓妍.高压压球机轴承箱设计方案的改进[J].有色设备,2008（4）：10-12.
〔2〕向峰,雷霆,张玉林.锰粉矿压制冷压球团时对辊压球机设备改造的研究[J].云南冶金,2007,36（6）：22-24,43.
〔3〕康茂.浅析新型大功率LED球面成型模压机控制系统设计[J].中国设备工程,2019（15）：168-169.
〔4〕宁夏亘峰嘉能能源科技股份有限公司.型煤压球机：CN201821193512.4[P],2019-07-26.
〔5〕天津瑞利鑫环保科技有限公司.压球机出料装置：CN201821816570.8[P],2019-06-21.
该文结论,这是一篇大学硕士与数学模型本科数学模型毕业论文开题报告范文和相关优秀学术职称论文参考文献资料，关于免费教你怎么写压球机和数学和模型和计算方面论文范文.
数学模型引用文献:
[1] 数学模型论文范文 关于数学模型相关专科毕业论文范文2万字
[2] 数学模型论文范文 关于数学模型毕业论文范文2万字
[3] 数学模型论文范文 关于数学模型相关论文范文例文10000字
