超聲振動(dòng)超細(xì)粉碎系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、超細(xì)粉體技術(shù)是一門于上世紀(jì)70年代開始逐漸蓬勃發(fā)展的全新技術(shù)，在工業(yè)技術(shù)中的諸多領(lǐng)域皆有應(yīng)用。經(jīng)過(guò)超細(xì)粉碎后的物料會(huì)表現(xiàn)出許多優(yōu)良的性能。超細(xì)粉體的粒度更為精細(xì)，在表面離散均布有較多質(zhì)點(diǎn)數(shù)，有很高的表面活性和表面能，化學(xué)反應(yīng)速度快，吸附容量大，溶解度高，且在光、電、磁性、遮蓋率等物理性質(zhì)上表現(xiàn)優(yōu)異，因此它可改善和促進(jìn)涂料油漆、信息記錄介質(zhì)、新型耐火材料、生物化工、精細(xì)陶瓷、微電子技術(shù)等工業(yè)技術(shù)的發(fā)展。目前，制備超細(xì)粉體的方法已有多種。在

2、工業(yè)應(yīng)用中主要有化學(xué)合成法和機(jī)械粉碎法這兩種方式。其中，化學(xué)合成法成本高，產(chǎn)量低，工藝復(fù)雜;而機(jī)械粉碎法成本低，產(chǎn)量高，工藝簡(jiǎn)單，且在粉碎過(guò)程中產(chǎn)生的機(jī)械化學(xué)作用又可以提高物料的性能。因此，只有少量的超細(xì)粉體由化學(xué)合成，而80％以上的非金屬礦物由機(jī)械粉碎法粉碎。
　　超聲加工技術(shù)在最近數(shù)十年發(fā)展迅猛，在超聲振動(dòng)系統(tǒng)（超聲波發(fā)生器、換能器、變幅桿）、深小孔加工、型腔模具研磨拋光、超聲復(fù)合加工等領(lǐng)域都有較為普遍的探究和應(yīng)用。尤其是在用

3、傳統(tǒng)刀具難以進(jìn)行加工的硬脆材料領(lǐng)域，超聲加工技術(shù)克服了重要的工藝技術(shù)難點(diǎn)，工藝效果優(yōu)良。
　　目前將超聲振動(dòng)應(yīng)用于粉碎領(lǐng)域主要是利用超聲空化產(chǎn)生的壓力波將團(tuán)聚的固體顆粒打散于液體中，應(yīng)用于醫(yī)藥、食品、化工及生物方面。而利用工具頭的超聲頻振動(dòng)來(lái)實(shí)行物料超細(xì)粉碎的研究極少，本課題就超聲振動(dòng)超細(xì)粉碎系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)進(jìn)行研究探索。
　　在對(duì)已有粉碎理論的研究基礎(chǔ)上，結(jié)合脆性固體斷裂力學(xué)，提出了超聲振動(dòng)超細(xì)粉碎的機(jī)理。通過(guò)外協(xié)方式加工

4、裝配超聲振動(dòng)超細(xì)粉碎實(shí)驗(yàn)裝置，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，完成相關(guān)實(shí)驗(yàn)。
　　本論文對(duì)超聲振動(dòng)超細(xì)粉碎系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)分析，主要完成工作如下:
　　(1)研究超聲振動(dòng)超細(xì)粉碎的機(jī)理
　　在對(duì)已有的粉碎理論的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)上，基于脆性固體斷裂力學(xué)，對(duì)超聲振動(dòng)超細(xì)粉碎過(guò)程中物料的粉碎力學(xué)，物料裂紋及其擴(kuò)展過(guò)程及超細(xì)粉碎能耗理論進(jìn)行初步的分析研究。
　　(2)設(shè)計(jì)制造超聲振動(dòng)超細(xì)粉碎實(shí)驗(yàn)裝置，并進(jìn)行相關(guān)性能參數(shù)實(shí)驗(yàn)測(cè)試
　　設(shè)計(jì)超聲振

5、動(dòng)超細(xì)粉碎系統(tǒng)裝置，并重點(diǎn)對(duì)超聲變幅桿進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，利用理論解析法和有限元分析法對(duì)所設(shè)計(jì)的變幅桿進(jìn)行交互印證;設(shè)計(jì)好超聲振動(dòng)超細(xì)粉碎聲學(xué)系統(tǒng)后，進(jìn)行加工制造，并利用阻抗分析儀測(cè)試其相關(guān)參數(shù);針對(duì)超細(xì)粉碎的特點(diǎn)設(shè)計(jì)制造相關(guān)實(shí)驗(yàn)裝置，完成超聲振動(dòng)超細(xì)粉碎實(shí)驗(yàn)設(shè)備搭建。
　　(3)超聲振動(dòng)超細(xì)粉碎實(shí)驗(yàn)研究
　　制定實(shí)驗(yàn)方案，對(duì)特定粒徑分布的物料顆粒進(jìn)行粉碎實(shí)驗(yàn)，分析其在超聲振動(dòng)超細(xì)粉碎實(shí)驗(yàn)裝置作用下的粉碎結(jié)果，通過(guò)粉碎結(jié)果完善超聲