刀具剪切破碎原理及方法
國(guó)內(nèi)外就刀具剪切進(jìn)行破碎研究較多，都從不同方向進(jìn)行了研究，并取得了一定的研究成果，刀具式磨粉機(jī)的破碎過(guò)程大致可以分為四個(gè)階段：
（1） 接觸階段物料與刀具進(jìn)行接觸、貼合，但兩者之間并沒(méi)有相互作用力，物料仍處于自由狀態(tài)階段；
（2） 剪切階段物料與刀具接觸，刀具僅僅咬住物料，兩者之間具有剪切、折斷
的相互作用力階段；
（3） 破裂階段物料被刀具咬住后在剪切力作用下，將物料剪斷，此階段僅僅是將物料剪斷；
（4） 再次剪切階段 此階段是破碎的最后階段，物料破裂后，在圓周布置的刀具作用下進(jìn)行進(jìn)一步破碎，達(dá)到最終破碎物料的目的。
邱惠清等[21]為使韌性的固體廢棄物在運(yùn)輸中減小體積及再生加工處理，設(shè)計(jì)了一種利用高強(qiáng)度剪切、拉伸等破碎方式的簡(jiǎn)諧排列多齒剪切磨粉機(jī)，屬于齒啃式磨粉機(jī)的一種，設(shè)計(jì)中使用 12 個(gè)刀頭，理論上每次只有一個(gè)刀頭工作，可增加剪切轉(zhuǎn)矩，節(jié)約了電耗。
Lindquist 等[22]發(fā)現(xiàn)，集料在擠壓破碎過(guò)程中的力學(xué)特性與壓縮過(guò)程的壓縮比和集料顆粒的粒度分布系數(shù)有關(guān)，但未給出可供計(jì)算使用的擠壓破碎力求解模型。周翠紅等[23] 根據(jù)廢舊電路板不能回收的問(wèn)題，研制了主要采用剪切力對(duì)廢舊電路板進(jìn)行粗碎的 ZKB 剪切式磨粉機(jī)，效果良好。馮剛等[24]根據(jù)質(zhì)量平衡和破碎分級(jí)等特點(diǎn)及沖擊能變化情況， 建立沖擊式剪切機(jī)破碎模型，在刀架軸轉(zhuǎn)速和送料等不同的環(huán)境下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并對(duì)模型在穩(wěn)態(tài)下的性能通過(guò)相關(guān)參數(shù)間的關(guān)系進(jìn)行預(yù)測(cè)。BENGTSSON 等[25]為分析破碎物料過(guò)破碎量的分布狀況，在 2006 年建立了經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ停湮春w不同顆粒粒徑的分布細(xì)節(jié)， 導(dǎo)致破碎物料中過(guò)粉碎量的多少無(wú)法根據(jù)此經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行直接計(jì)算。EVERTSSON[26]建立了不同粉碎顆粒大小分布的預(yù)測(cè)模型，模型將物料破碎的整個(gè)環(huán)節(jié)運(yùn)用數(shù)學(xué)集合的形式組合在一起，從而使物料在破碎過(guò)程中粉碎物料顆粒大小的變化及顆粒粒徑預(yù)測(cè)的研究成為現(xiàn)實(shí)。BAUER[27-28]為分析粉碎力與粉碎速度之間的關(guān)系，針對(duì) 1～5mm 厚的AlMg3 板和聚丙烯塑料板進(jìn)行了破碎實(shí)驗(yàn)；解釋了材料在破碎過(guò)程中出現(xiàn)突然斷裂與粉碎速度的變大有直接關(guān)系；給出了磨粉機(jī)破碎錘與破碎力，破碎力及破碎所需消耗的能量間的。BENGTSSON 等[29]通過(guò)試驗(yàn)，給出了磨粉機(jī)各主要參數(shù)在粉碎過(guò)程中對(duì)粉碎力的影響作用，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果推導(dǎo)出經(jīng)驗(yàn)公式。耗能大和零部件的磨損是造成磨粉機(jī)使用過(guò)程的主要成本，Lindquist 等[30]針對(duì)零部件接觸面間的磨損，給出一個(gè)根據(jù)破碎力法向分量和切向分量來(lái)預(yù)測(cè)物料與磨粉機(jī)接觸襯板的磨損變化理論計(jì)算模型，并設(shè)定模型中計(jì)算系數(shù)有效值。但由于破碎力分析與求解手段的精確度不足，因此該模型使用領(lǐng)域受到了很大的限制。
朱芬芬等[31]為研究邊框板或廢舊電路板在角切式磨粉機(jī)作用下動(dòng)刀與定刀的磨損狀況，通過(guò)表面形貌儀顯示，沖擊剪切破壞和磨料磨損是刀具磨損的主要形式，定刀主要受沖擊剪切破壞，動(dòng)刀主要在磨料磨損下破壞。王敏杰等[32-35]根據(jù)切削速度進(jìn)一步提高，帶有絕熱材料的鋸齒形切屑會(huì)發(fā)生局部斷裂脫離刀具。為對(duì)刀具在高速切削過(guò)程中產(chǎn)生的熱塑性剪切波研究，根據(jù)塑性梯度理論，建立了傳播模型，給出了極限飽和度和絕熱剪切飽和度的計(jì)算公式，提出 ASLF 判據(jù)，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證，并針對(duì)刀具剪切帶、材料特性及加載類別對(duì) ASSD 的影響規(guī)律進(jìn)行分析。徐錦泱等[36]采用無(wú)涂層刀具和 CVD 涂層刀具進(jìn)行高速車削加工，研究刀具耐用性和耐磨損性機(jī)理。結(jié)果表明：在高速切削時(shí)硫化物固體潤(rùn)滑劑可在 CVD 涂層刀具表面產(chǎn)生，而其它刀具則無(wú)； 涂層刀具前刀面受粘結(jié)磨損，后刀磨損形式與前刀不同，主要是磨粒磨損。無(wú)涂層刀具前后刀刃磨損都極嚴(yán)重，氧化磨損、洼狀磨損和粘結(jié)磨損是其主要磨損形式。
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