全自动样品制备的粉磨压样机理及实验研究

【摘要】水泥、冶金、化工、制药等领域产品的质量是由它们的化学成分决定的，所以物质成分的化验和检测技术在这些行业中起着越来越重要的作用。X射线荧光分析技术作为一种检测样品成分的方法，以分析物料种类多、快速准确、操作简便、不破坏物料组成成分等诸多优点得到了广泛的应用。在荧光分析前需利用粉末压片法准备样品，现今国内制备样品大多采用先在振动磨中进行物料的粉碎，再在压样机上进行压样的方法，这种方法是在两个分离的设备上进行的，自动化程度低、效率低、劳动强度大、工作环境粉尘飞扬。本文在对样品制备的粉磨压样机理研究基础上，提出了一种同时具备粉磨压样功能的为荧光分析制备样品的全自动样品制样机，并对其进行了实验研究，使整个制样过程更加的快捷准确，制样效果更好，从而提高了荧光分析检测结果的准确性。本文主要从以下几个方面展开了研究工作：1.首先对用于粉磨的振动磨和用于压制样品的压样机的国内外发展研究现状进行了分析，结合国内外现状，提出了同时具有粉磨和压样功能的全自动样品制样机，为荧光分析制备样品，该制样机操作简单，制样快速准确，实现了自动化的样品制备。2.对样品制备的粉磨机理进行了理论和仿真分析。用于粉碎的立式振动磨部分是样品制样机非常关键的部分，它的粉碎性能将直接影响到样品最终检测结果的准确性，所以对立式振动磨进行深入的研究是非常关键的。首先对振动磨粉磨原理进行了分析，建立其在水平面上的等效力学模型，并对其进行了水平面上的运动分析，同时对磨钵内介质进行了运动分析；其次以理论分析为基础利用RecurDyn多体动力学软件建立了立式振动磨的仿真模型对振动磨进行仿真分析，从撞击力的角度出发研究磨机动力学参数对磨钵内撞击力的影响规律，为立式振动磨性能的提升提供指导。3.全自动样品制样机压样系统的分析。对粉末压制成样饼的过程进行了分析，并确定了压样所需要的压制应力。由于压样下模具中压样阴模的变形对压制出的样品表面有很大的影响，故对压样下模具中压样阴模进行了侧压应力的分析，并根据弹性变形量不超过压坯精度所允许的限度确定了阴模的外径，同时对其进行了有限元分析更进一步检验阴模的强度和刚度，避免因其变形而造成样品表面有裂痕和凸起。样品制样机压样部分压制水泥样品时需要30t左右的高压，所以对压样机部分进行了静力学仿真分析，确保压样机的安全可靠性并优化了存在应力集中的结构。4.对全自动样品制样机的整体进行了设计分析，介绍了样品制样机的整体结构和各组成部分，并详细分析了粉磨系统中的进料机构、定量送料机构和压样系统中的输送机构的工作原理，最后对液压系统进行了分析。5.对设计制作的全自动样品制样机进行实验研究。首先对立式振动磨粉碎性能进行了实验分析，实验表明立式振动磨在规定的时间内能够将颗粒直径为6~18目的砂粒物料粉碎到200目以上，并且在30s内将水泥生料全部粉碎到200目以上，甚至是500目以上，充分证明了其粉碎能力；其次对设备的清理功能进行试验，设备完全能够达到清理效果并且密闭性较好；最后对样品制样机进行了压样实验，分析了压制压力和保压时间对样品检测的影响，确定了压力为30t，保压时间为15s时效果较好，并将制作的样品进行荧光分析仪检测与水泥厂制作样品的检测结果进行对比。设计制作的样品制样机能够快速的制备出表面光滑无褶皱，符合检测要求的样品。
【作者】杨继光；
【导师】刘建芳；
【作者基本信息】吉林大学，机械设计及理论，2014，硕士
【关键词】荧光分析；粉末压片法；立式振动磨；粉末压样机；动力学分析；

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