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球磨机是选矿厂的核心装备,其工作性能和可靠性直接影响选矿厂的生产效率和作业安全。本文结合国家高技术研究发展计划(863计划)“大型露天矿采矿技术与装备”(No.2012AA062002)和山西省煤基重点科技攻关项目(MJ2014-02),对基于离散元的球磨机机电耦合动力学进行研究,为大型高效节能球磨机的设计提供理论依据。首先介绍了国内外大型球磨机离散元动力学及机电耦合动力学研究现状。结合球磨机的基础理论,对抛落和泻落两种运动状态下的筒体受力进行了分析,建立了球磨机筒体的离散元模型,引入了颗粒面积率作为定量分析的评价指标,通过球磨机物理样机试验对球磨机离散元动力学模型的正确性进行了验证。利用球磨机筒体离散元模型对球磨机启动过程的力矩变化进行了分析,得到了筒体内颗粒运动状态和力矩的关系;研究了不同转速条件下梯形衬板高度和数量对球磨机筒体内物料运动情况、球磨机转矩和功率的影响。仿真结果表明球磨机转速率小于60%时球磨机转矩与衬板高度呈正相关关系,球磨机转速率大于90%时转矩和衬板高度呈负相关关系;球磨机转矩一般随梯形衬板数量的增加而增大,但增长速率逐渐减小,最后趋于稳定。基于球磨机离散元动力学模型、气动离合器特性方程、感应电机动态模型,建立了球磨机筒体、离合器及电机系统的机电耦合模型。针对典型工况对球磨机进行了机电耦合仿真和物理样机试验,结果显示两者吻合较好,从而验证了所建立的球磨机机电耦合模型的正确。利用球磨机机电耦合模型,对球磨机的启动过程进行了研究,并确定了冲击度和电机保护作为球磨机启动的评价指标。对某大型球磨机的启动过程进行了仿真,分析了驱动电机全压直连启动、驱动电机转子串电阻启动、离合器启动的情况,对比分析了离合器不同充气时间对于启动过程的影响,提出了离合器合理充气时间的确定方法。本文建立了基于离散元的球磨机机电耦合动力学模型,通过物理样机试验验证了模型的正确。研究了不同工作参数和衬板参数对球磨机工作性能的影响,提出了球磨机电机选型及合理启动参数的确定方法。论文的研究工作对于提高我国大型球磨机的研制水平具有重要意义。