在磨礦分級(jí)中大量使用渣漿泵,但渣漿泵往往出現(xiàn)過流件磨損嚴(yán)重,使用周期較短,運(yùn)行電流過高,故障頻發(fā),維修率高的問題。本研究對(duì)渣漿泵過流件沖蝕磨損機(jī)理進(jìn)行研究,據(jù)此提出渣漿泵過流件材料選擇和結(jié)構(gòu)優(yōu)化的原則。本研究首先統(tǒng)計(jì)分析了某企業(yè)使用的渣漿泵過流件的使用周期和磨損失效情況。統(tǒng)計(jì)過流件平均使用周期,分析渣漿泵過流件主要磨損失效形態(tài)、不同過流件主要磨損部位、過流件主要磨損階段及其主要機(jī)理。研究發(fā)現(xiàn),根據(jù)磨損失效形態(tài)可分為凹坑、線槽、穿透、弧形槽和失形。根據(jù)產(chǎn)生磨損失效的過流件不同,磨損失效分為葉輪磨損失效、前護(hù)板磨損失效、護(hù)套磨損失效、后護(hù)板磨損失效、減壓蓋磨損失效和副葉輪磨損失效。過流件的沖蝕磨損,根據(jù)磨損過程的不同時(shí)間階段,可分為三個(gè)階段:初期磨損階段、正常磨損階段和失效磨損階段。利用Fluent仿真軟件對(duì)渣漿泵過流件流場進(jìn)行了流體動(dòng)力學(xué)建模與仿真。對(duì)過流件三個(gè)易于磨損的部位進(jìn)行了流場壓力和流速分析,并對(duì)仿真結(jié)果云圖和過流件磨損照片進(jìn)行對(duì)比研究。分析了流場中流速分布、壓強(qiáng)分布等特點(diǎn)對(duì)氣蝕產(chǎn)生的影響。通過對(duì)仿真結(jié)果中的壓力和流速云圖分析,發(fā)現(xiàn)在氣蝕較為明顯的部位,壓力云圖中往往顯示該部位為負(fù)壓力或壓力梯度(壓力變化)較大;微細(xì)固體顆粒產(chǎn)生微切削作用明顯的部位,其混合流體流速要比周圍區(qū)域的大。對(duì)渣漿泵過流件常用材料(6種)進(jìn)行了沖蝕實(shí)驗(yàn)研究,分析了材料沖蝕率和沖蝕表面形貌。重點(diǎn)研究了沖蝕作用對(duì)不同過流件材料磨損的影響。通過沖蝕率分析,高鉻合金鑄鐵,碳化硅陶瓷,硫化橡膠相對(duì)比較耐沖蝕,HT200,Q345,PP相對(duì)不耐沖蝕。通過對(duì)沖蝕表面形貌的分析,金屬材料(高鉻合金鑄鐵)、橡膠(硫化橡膠)和塑料(PP)的材料沖蝕去除機(jī)理,主要是磨料粒子微切削作用;而硬脆的碳化硅材料則以材料的晶間斷裂導(dǎo)致的晶粒剝落為主。通過渣漿泵過流件失效機(jī)理的分析,提出過流件材料選擇原則和過流件結(jié)構(gòu)改進(jìn)原則。對(duì)于金屬材料,氣蝕磨損是主要的失效機(jī)理:對(duì)于橡膠材料,沖蝕磨損是主要的失效機(jī)理;氮化硅材料既耐氣蝕磨損也耐沖蝕磨損,但其脆性斷裂損傷會(huì)導(dǎo)致過流件的意外失效。由此提出過流件材料選擇原則:若在液固混合流體中固相顆粒≤1mm時(shí),可首選氮化硅材料;若在液固混合流體內(nèi)偶爾出現(xiàn)相對(duì)較大的顆粒時(shí),可以選擇硫化橡膠或聚氨酯材料;也可選擇不同材質(zhì)配合使用,如橡膠過流件和陶瓷過流件相配合使用。本研究對(duì)過流件材質(zhì)進(jìn)行了優(yōu)選,對(duì)過流件進(jìn)行了局部優(yōu)化,通過在某企業(yè)的實(shí)際應(yīng)用,取得了良好的應(yīng)用效果。
【學(xué)位單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TD45;TD953
【部分圖文】：

的復(fù)雜過程，目前尚未有統(tǒng)一的模型描述其作用機(jī)理。常用的有以下幾種。??１．２．１微切削理論??如圖１－２所示，沖蝕磨損的微切削理論假定，在沖蝕磨損過程中，不考慮粒??子外形的變化；粒子作用力的水平分量與垂直分量之間的比例不變；沖蝕過程中??粒子與靶面接觸高度與切削深度不變；沖蝕后材料脫落并產(chǎn)生細(xì)長的表面劃痕。??若對(duì)多角形單顆粒磨粒粒子，設(shè)其質(zhì)量為ｍ，沖蝕速度為Ｖ，以沖角ａ沖擊到靶??材表面，則靶材的磨損體積Ｖ可用以下公式表達(dá)１７】：??”?ｍｖ￣?（ｓｉｎ?２ａ－３ｓｉｎ２?、???１?（０＜ａ＜ａ〇）??２?Ｊ??Ｆ＾（＾－＼ａ０＜ａ＜９０°）?（１－１）??２ｐ?｛?６?Ｊ??由上式可知，材料磨損體積Ｖ與磨粒的質(zhì)量ｍ和速度的平方ｖ２成正比例，與被??沖蝕靶材的流動(dòng)應(yīng)力Ｐ成反比，與沖角ａ成三角函數(shù)關(guān)系。通過理論計(jì)算得到的??臨界角ａａ＝１８．４３°Ｗ，即當(dāng)沖角小于時(shí)磨損體積隨著ａ增大而增大，沖角大于??ａ?〇時(shí)磨損體積隨著隨著ｕ增大而減小。而其他學(xué)者研宄認(rèn)為，最大沖蝕磨損角??ａ?ｍａｘ－１６．８４〇［１０］〇??（ａ）切削幾何模型?（ｂ）切削過程中作用在??微粒上接觸應(yīng)力??圖１－２延性材料的切削模型??切削模型對(duì)于延性材料、多角形磨粒、小沖角的沖蝕磨損較為吻合。而對(duì)于??不屬于典型的的延性材料、脆性材料、非多角形磨粒（如球形磨粒）、沖角較大??時(shí)的沖蝕磨損則存在較大的偏差［７］。對(duì)過流件來說，磨損隨濃度的增加而增大，??３??

樣品名稱?／?粒級(jí)（目）?＋２００＃?－２００＃－＋４００＃?－４００＃??二次分級(jí)給料（泵輸送料漿）１％－３％?１７％－２４％?７５％－８０％??該渣漿泵的簡單結(jié)構(gòu)示意圖，如圖２－１所示。??丨ｒｉ２ｘ－?－ｎ??卜ＩＩＩ?—??ｒＬ?—?－?－Ｌ＂??４?－?ｒｆ?－?￣?—＾１??１葉輪?２?１前護(hù)板３護(hù)套４后護(hù)ｋ?５外泵殼１?６填料箱１７填料??８填料壓蓋９軸承箱１０泵軸１１聯(lián)軸器１２電機(jī)１３底座１４外泵殼２??圖２－１?１５０ＺＪ－６０渣漿泵結(jié)構(gòu)示意圖??時(shí)間段１內(nèi)使用周期統(tǒng)計(jì)如表２－２所示。期間有一次檢修，時(shí)間為２天。??表２－２渣漿泵使用周期統(tǒng)計(jì)１??項(xiàng)目?數(shù)據(jù)??序號(hào)?１?２?３?４?５??周期（天）?５?８?１３?９?９??序號(hào)?６?７?８?９?１０??周期（天）?１２?９?１２?２?１１??考慮到上述時(shí)間段內(nèi)有一次檢修，時(shí)間為２天�？鄢龣z修時(shí)間，以上１０次??的使用周期為８８天，平均為８．８天。變化范圍為８天。均方差為３．３９９。??時(shí)間段２內(nèi)使用周期統(tǒng)計(jì)如表２－３所示。期間有一次檢修，時(shí)間為３天。??１０??

山東大學(xué)碩士學(xué)位論文??圖２－２正常沖蝕磨損階段的凹坑??線槽：沖蝕磨損造成的凹陷較淺，寬度較小，長度較大，長寬比在１０以上??甚至到數(shù)百。線槽主要由沖蝕磨損形成。線槽多存在于前護(hù)板、后護(hù)板、填料箱??的表面。初期沖蝕磨損階段的線槽呈現(xiàn)出淺而窄的特點(diǎn)，長度也相對(duì)較短，線槽??稀疏。正常沖蝕磨損階段線槽加深加寬，線槽密度增大，開始出現(xiàn)重疊，如圖??２－３所示。失效沖蝕磨損階段局部的線槽在沖蝕和氣蝕的作用下形成幾個(gè)明顯的??凹坑，凹坑發(fā)展后造成介質(zhì)泄露，如圖２－４所示。線槽均呈現(xiàn)出離心形貌，其類??似葉輪葉片的形狀，越延伸直徑越大，形狀不規(guī)則。如圖２－５所示。??圖２－３正常沖蝕磨損階段的線槽??１２??
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2858414