超聲振動超細粉碎系統(tǒng)的設計方法與實驗研究.pdf

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

2、工業(yè)應用中主要有化學合成法和機械粉碎法這兩種方式。其中，化學合成法成本高，產(chǎn)量低，工藝復雜;而機械粉碎法成本低，產(chǎn)量高，工藝簡單，且在粉碎過程中產(chǎn)生的機械化學作用又可以提高物料的性能。因此，只有少量的超細粉體由化學合成，而80％以上的非金屬礦物由機械粉碎法粉碎。
　　超聲加工技術在最近數(shù)十年發(fā)展迅猛，在超聲振動系統(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、超聲復合加工等領域都有較為普遍的探究和應用。尤其是在用

3、傳統(tǒng)刀具難以進行加工的硬脆材料領域，超聲加工技術克服了重要的工藝技術難點，工藝效果優(yōu)良。
　　目前將超聲振動應用于粉碎領域主要是利用超聲空化產(chǎn)生的壓力波將團聚的固體顆粒打散于液體中，應用于醫(yī)藥、食品、化工及生物方面。而利用工具頭的超聲頻振動來實行物料超細粉碎的研究極少，本課題就超聲振動超細粉碎系統(tǒng)的分析和設計進行研究探索。
　　在對已有粉碎理論的研究基礎上，結合脆性固體斷裂力學，提出了超聲振動超細粉碎的機理。通過外協(xié)方式加工

4、裝配超聲振動超細粉碎實驗裝置，設計實驗方案，完成相關實驗。
　　本論文對超聲振動超細粉碎系統(tǒng)進行了設計分析，主要完成工作如下:
　　(1)研究超聲振動超細粉碎的機理
　　在對已有的粉碎理論的學習基礎上，基于脆性固體斷裂力學，對超聲振動超細粉碎過程中物料的粉碎力學，物料裂紋及其擴展過程及超細粉碎能耗理論進行初步的分析研究。
　　(2)設計制造超聲振動超細粉碎實驗裝置，并進行相關性能參數(shù)實驗測試
　　設計超聲振

5、動超細粉碎系統(tǒng)裝置，并重點對超聲變幅桿進行設計計算，利用理論解析法和有限元分析法對所設計的變幅桿進行交互印證;設計好超聲振動超細粉碎聲學系統(tǒng)后，進行加工制造，并利用阻抗分析儀測試其相關參數(shù);針對超細粉碎的特點設計制造相關實驗裝置，完成超聲振動超細粉碎實驗設備搭建。
　　(3)超聲振動超細粉碎實驗研究
　　制定實驗方案，對特定粒徑分布的物料顆粒進行粉碎實驗，分析其在超聲振動超細粉碎實驗裝置作用下的粉碎結果，通過粉碎結果完善超聲