【摘要】： 金屬循環(huán)資源的有效回收利用，，可大大減少對(duì)自然礦物資源的開采耗用，達(dá)到減少土地占用、降低社會(huì)總能耗、節(jié)約投資、保護(hù)生態(tài)環(huán)境、提高勞動(dòng)生產(chǎn)效益的目的。特別是在自然礦物資源極度消耗并日趨匱乏的今天，金屬循環(huán)資源在世界經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略中的地位就愈顯突出。目前世界各國都在積極有效地回收利用金屬循環(huán)資源，以適當(dāng)抑制礦物資源和能源的長期過渡耗費(fèi)。此外，隨著國民經(jīng)濟(jì)的不斷增長和人民生活水平的不斷提高，人們的消費(fèi)觀念、結(jié)構(gòu)及水平正發(fā)生急劇變化，轎車等大型家電設(shè)備正迅速步入家庭。為滿足上述產(chǎn)品回收利用的需要，提高回收處理的機(jī)械化程度，有預(yù)見性地研究“輕薄型回收金屬破碎再生資源化”這一頗具潛力和廣闊應(yīng)用前景的產(chǎn)業(yè)化技術(shù)是十分必要的。 論文從建立報(bào)廢汽車輕薄型回收金屬破碎過程的幾何學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)及數(shù)字仿真模型出發(fā)，分析研究了破碎工具與回收金屬間的相對(duì)位置關(guān)系、相互運(yùn)動(dòng)關(guān)系及作用力與反作用力關(guān)系。對(duì)輕薄型回收金屬破碎過程中的幾何非線性、材料非線性、狀態(tài)非線性及其數(shù)值仿真算法進(jìn)行了理論分析研究，得出了報(bào)廢汽車輕薄型回收金屬破碎過程中，非線性問題的求解計(jì)算方法及相應(yīng)的結(jié)論。 通過建立“58.84／29.42J標(biāo)準(zhǔn)材料沖擊試驗(yàn)機(jī)”虛擬數(shù)字化樣機(jī)，對(duì)其實(shí)施了適應(yīng)于報(bào)廢汽車輕薄型回收金屬破碎試驗(yàn)的改造，精確計(jì)算了不同配重破碎錘的破碎速度及破碎沖擊功。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行了所選兩類報(bào)廢汽車不同部位輕薄型回收金屬覆蓋件的破碎試驗(yàn)。獲得了相應(yīng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)。 利用非線性分析工具ANSYS／LS-DYNA，對(duì)所研究兩類報(bào)廢汽車輕薄型回收金屬覆蓋件的破碎試驗(yàn)過程進(jìn)行了數(shù)值仿真，通過仿真結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果的分析比對(duì)，對(duì)輕薄型回收金屬破碎過程的仿真模型及方法進(jìn)行了反復(fù)修改和完善，最終得出一整套適合于報(bào)廢汽車輕薄型回收金屬破碎過程仿真研究的模型創(chuàng)建路徑、單元類型(包括實(shí)常數(shù)定義和算法選擇等)及材料屬性定義原則、網(wǎng)格劃分及控制的準(zhǔn)則、接觸界面及相關(guān)參數(shù)的描述方式、載荷及約束等初始條件的定義方法。深入研究了采用和不采用沙漏控制的“單點(diǎn)高斯積分”及“多點(diǎn)高斯積分”仿真過程和結(jié)果的異同，得出了沙漏模態(tài)控制的基本方法。研究表明：報(bào)廢汽車輕薄型回收鋼板破碎試驗(yàn)結(jié)果與該過程的計(jì)算機(jī)仿真結(jié)果非常接近，完全可以使用相同的仿真方法對(duì)其它報(bào)廢汽車輕薄型回收金屬破碎過程進(jìn)行仿真分析。 利用報(bào)廢汽車輕薄型回收金屬破碎試驗(yàn)過程的仿真理論及方法，對(duì)載重汽車槽形斷面主梁、多層箱式輕薄型回收金屬鋼板、帶窗輕薄型回收金屬矩形箱體的各種破碎過程進(jìn)行了大量的計(jì)算機(jī)仿真。分析研究了不同錘擊點(diǎn)位置、不同懸臂長度、不同破碎錘前端球頭直徑、不同錘擊速度、不同鋼板厚度、不同材質(zhì)、不同錘頭質(zhì)量及不同放置方式對(duì)相應(yīng)破碎過程的影響程度。得出了不同破碎過程特征參數(shù)對(duì)破碎效果影響程度不同的結(jié)論，找到了影響破碎過程的敏感因素。對(duì)報(bào)廢汽車輕薄型回收金屬破碎過程的仿真分析，可以得出如下結(jié)論：隨破碎錘沖擊動(dòng)能及回收金屬應(yīng)變率的增加，輕薄型回收鋼板的破碎效果越好，即被擊穿撕裂的面積越大；隨破碎錘頭前端球頭半徑的增大，輕薄型回收鋼板被擊穿撕裂的面積減��；當(dāng)錘擊點(diǎn)與夾持支撐面間的距離增大時(shí)，輕薄型回收金屬結(jié)構(gòu)的柔性增加、支撐剛度下降，形成了對(duì)破碎錘的避讓效應(yīng)，從而導(dǎo)致破碎能力的極大削弱；在輕薄型回收鋼板厚度減小的過程中，雖然回收金屬產(chǎn)生破裂時(shí)所需要吸收的能量減少，但由于回收金屬結(jié)構(gòu)整體剛度的下降，產(chǎn)生了輕薄型回收金屬破碎撕裂面積先增大爾后減小的現(xiàn)象。綜上所述，對(duì)報(bào)廢汽車輕薄型回收金屬破碎效果影響較明顯的因素有：破碎速度；錘擊點(diǎn)與夾持支撐面間的距離；破碎錘前端球頭半徑則要在某一臨界值之后，才會(huì)產(chǎn)生較大影響；破碎錘質(zhì)量、懸臂長度、回收金屬材質(zhì)及放置方式的影響相對(duì)要小一些，也就是說，這些因素都是一些次要因素，他們對(duì)輕薄型回收金屬破碎效果的影響并不十分顯著。 在報(bào)廢汽車輕薄型回收金屬破碎過程仿真研究的基礎(chǔ)上，利用虛擬樣機(jī)技術(shù)，產(chǎn)生了可重用的破碎系統(tǒng)虛擬數(shù)字化零件，對(duì)上述數(shù)字化零件進(jìn)行虛擬裝配，生成破碎系統(tǒng)虛擬數(shù)字化樣機(jī)，并對(duì)該虛擬樣機(jī)進(jìn)行干涉檢查，評(píng)估，修改、優(yōu)化和運(yùn)動(dòng)仿真等。利用該虛擬樣機(jī)，對(duì)其機(jī)電匹配(如主電機(jī)功率，飛輪參數(shù)等)機(jī)理、加工性能、力學(xué)性能、制造裝配、質(zhì)量檢驗(yàn)、各級(jí)過程管理進(jìn)行預(yù)測(cè)和分析。從而提供輕薄型回收金屬破碎系統(tǒng)整個(gè)生命周期中(破碎機(jī)設(shè)計(jì)研發(fā)，加工生產(chǎn)，回收利用，破碎工藝預(yù)估、預(yù)測(cè)及規(guī)劃管理，產(chǎn)品銷售使用等)的數(shù)字化工程支持平臺(tái)。 總之，本文采用虛擬制造技術(shù)，對(duì)報(bào)廢汽車輕薄型回收鋼板破碎過程及技術(shù)所進(jìn)行的探索性研究是可行的，它為輕薄型回收金屬破碎系統(tǒng)的進(jìn)一步研究開發(fā)提供了有效的依據(jù)、方法和可供借鑒的經(jīng)驗(yàn)。
【圖文】：

圖1.3錘式破碎機(jī)構(gòu)造簡圖1一軸承:2一轉(zhuǎn)軸:3一圓盤;4一銷軸;5一破碎錘;6一殼體;7一連軸器;8一電動(dòng)機(jī):9一篩條;10一擋梁由于強(qiáng)度、剛度、內(nèi)部空腔尺寸及形狀等極不相同，輕薄型回收鋼與堅(jiān)實(shí)型回收的破碎機(jī)理存在較大區(qū)別。各種回收鋼進(jìn)行機(jī)械破碎時(shí)，均會(huì)出現(xiàn)極為復(fù)雜的應(yīng)力應(yīng)

門設(shè)置的活節(jié)閥將起動(dòng)，以阻止其進(jìn)入破碎作業(yè)區(qū)，并在不中斷破碎工作的情況下使其被拋出，表1.9列出了兩種結(jié)構(gòu)形式破碎機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)。錘式破碎機(jī)結(jié)構(gòu)上的另一主要區(qū)別是進(jìn)出料方式。圖1.4顯示了兩種不同的進(jìn)、卸料形式，圖1.4(a)所示為上進(jìn)料、下卸料結(jié)構(gòu)，這種方式的不利之處是破碎后的輕薄型回收鋼沿篩條移動(dòng)，排出不徹底，因而需要采取一些特殊的措施和方法才能解決這一問題;圖1.4(b)所示為側(cè)進(jìn)料、上卸料結(jié)構(gòu)，破碎后的回收鋼沿卸料筒排出，覆蓋有分級(jí)篩的卸料筒位于破碎機(jī)轉(zhuǎn)子的切線方向，并將破碎不夠的輕薄型回收金屬重新回收。另外，有無送料預(yù)壓或預(yù)斷裝置、錘頭的形狀、錘頭與轉(zhuǎn)子的聯(lián)接方式以及有無砧座等也是錘式破碎機(jī)構(gòu)造上的重要區(qū)別〔’，”】。J幾進(jìn)料一州一州…‘書日曰以曰巨巨巨 lll日尸廠.一 {{{從、_一:一日 日 )))))))J廣寸刃 刃.‘斧-一爪冷一一一 ………日日 }}}羚片.州 州口哭三拜 拜丁一一 }}}}}}}}}…牲一乞乞}。廠眾「洲 洲 洲 {{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{ {{{{{{{{{{{平:‘寸門 門 已 已 已 已 已已二二八一仁 仁 卜卜 111liii口幾出料(a)上進(jìn)料下出料結(jié)構(gòu)圖 1.4l一鉸接軸:2一轉(zhuǎn)軸:(b)測(cè)進(jìn)料上出料結(jié)構(gòu)破碎機(jī)進(jìn)、卸料構(gòu)造3一轉(zhuǎn)子;4一破碎錘:5一篩條:6一鐵砧目前
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2006
【分類號(hào)】：X705

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 付敏;木質(zhì)生物質(zhì)粉碎及規(guī)模化制粉機(jī)械設(shè)計(jì)及理論研究[D];東北林業(yè)大學(xué);2010年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前6條

1 李海桂;報(bào)廢汽車回收金屬破碎機(jī)理及設(shè)備的研究[D];昆明理工大學(xué);2008年

2 李莉;廢鋼破碎機(jī)的轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)分析及配錘優(yōu)化研究[D];吉林大學(xué);2009年

3 劉俊秀;輕薄型回收金屬破碎試驗(yàn)設(shè)備研發(fā)及仿真研究[D];昆明理工大學(xué);2012年

4 邵永平;輕薄型金屬復(fù)合斷裂研究[D];昆明理工大學(xué);2012年

5 劉陽;基于韌性斷裂準(zhǔn)則的輕薄型回收金屬破碎研究[D];昆明理工大學(xué);2012年

6 鄧?yán)?報(bào)廢汽車輕薄型回收金屬破碎的撕裂行為研究[D];昆明理工大學(xué);2012年

本文編號(hào)：2671500