Περίληψη:Προκειμένου να μειωθεί η φθορά από την κρούση ράβδοι φυσήματος θραυστήρα και να παρατείνει τη διάρκεια ζωής του, σύμφωνα με την εξίσωση Rabnowicz, το περιεχόμενο υλικού της ράβδου εμφύσησης του θραυστήρα κρούσης βελτιστοποιήθηκε λαμβάνοντας το φορτίο στη ράβδο εμφύσησης του κρουστικού θραυστήρα ως κριτήριο αξιολόγησης της φθοράς του. Πραγματοποιείται η φυσική μέτρηση του κρουστικού θραυστήρα LT1213 και του μεταλλεύματος χαλκού. Το μοντέλο UG του κρουστικού θραυστήρα LT1213 καθιερώθηκε και εισάγεται στο λογισμικό EDEM. Αναλύεται το μοντέλο σωματιδίων του μεταλλεύματος χαλκού. Υιοθετείται ο σχεδιασμός δοκιμής ορθογώνιου περιστροφικού συνδυασμού τετραγωνικής παλινδρόμησης. Το φορτίο της πλάκας κρούσης ελέγχεται από το λογισμικό διακριτών στοιχείων EDEM. Η εξίσωση παλινδρόμησης κάθε παράγοντα δοκιμής λαμβάνεται από το λογισμικό SPSS και ο τρισδιάστατος χάρτης περιγράμματος σχεδιάζεται από το matlab και προσδιορίζεται ο κανόνας επιρροής κάθε παραμέτρου στον δείκτη απόδοσης. Ο βέλτιστος συνδυασμός παραμέτρων επιτυγχάνεται με τη βελτιστοποίηση των συντελεστών δοκιμής. Όταν η περιεκτικότητα σε TiC είναι 3.58%, η περιεκτικότητα σε TaC είναι 2.77% και η περιεκτικότητα σε Ni είναι 0%, το φορτίο στις ράβδους εμφύσησης του κρουστικού θραυστήρα είναι 33, 24 kN. Η τάση επιρροής του περιεχομένου TaC και TiC στη φθορά των ράβδων εμφύσησης του κρουστικού θραυστήρα LT76 ελήφθη μέσω πειραμάτων και επαληθεύτηκε το συμπέρασμα της προσομοίωσης. Τα αποτελέσματα παρέχουν μια θεωρητική βάση για τη βελτιστοποίηση των ράβδων εμφύσησης του κρουστικού θραυστήρα, τη μείωση της φθοράς του και την παράταση της διάρκειας ζωής του.
Η ράβδος εμφύσησης είναι ένα από τα βασικά μέρη εργασίας του κρουστικού θραυστήρα και οι συνθήκες εργασίας του είναι σκληρές και περίπλοκες και είναι επιρρεπής σε φθορά, παραμόρφωση και άλλες μορφές αστοχίας. Η υιοθέτηση αντίστοιχων μεθόδων για τη μείωση της ποσότητας φθοράς της πλάκας κρούσης και τη βελτίωση της αντοχής στη φθορά είναι μεγάλης σημασίας για την παράταση της διάρκειας ζωής της και τη μείωση του κόστους παραγωγής. Το EDEM είναι ένα είδος λογισμικού εφαρμογής της μεθόδου διακριτών στοιχείων, το οποίο είναι πολύ κατάλληλο για τη μελέτη της συμπεριφοράς κίνησης και της μηχανικής συμπεριφοράς μεταξύ πληθυσμών ασυνεχών σωματιδίων, και έχει πολλές προοπτικές εφαρμογές και έρευνες σε διαφορετικά περιβάλλοντα μηχανικής.
Στην παρούσα εργασία μελετάται η διαδικασία σύνθλιψης μεταλλεύματος χαλκού με κρουστικό θραυστήρα LT1213 με τη μέθοδο διακριτών στοιχείων. Σε αυτή τη βάση, αναλύεται η ποσότητα φθοράς της ράβδου εμφύσησης του κρουστικού θραυστήρα και η δοκιμή συνδυασμού τετραγωνικής ορθογώνιας περιστροφής πραγματοποιείται από το λογισμικό διακριτών στοιχείων EDEM, με στόχο να επιτευχθεί ο βέλτιστος συνδυασμός σύνθεσης της ράβδου εμφύσησης του κρουστικού θραυστήρα με ορισμένες μεθόδους υπολογισμού.
Καθιέρωση μοντέλου
Μοντέλο θεωρίας διακριτών στοιχείων
Στη μέθοδο διακριτών στοιχείων που προτείνεται σε αυτή τη μελέτη, η αλληλεπίδραση μεταξύ των σωματιδίων είναι κυρίως ακτινική δύναμη και κανονική δύναμη και η κανονική δύναμη μπορεί να εκφραστεί ως:
![]()
Στον παραπάνω τύπο,
είναι ο μέσος όρος της ακτίνας όλων των σωματιδίων,
είναι το εύρος επαφής των σωματιδίων και
είναι ο μέσος όρος του συντελεστή ελαστικότητας όλων των σωματιδίων, που εκφράζεται ως:
![]()
Στην παραπάνω μορφή,
μορφή είναι το μέτρο ελαστικότητας ενός σωματιδίου, και
μορφή είναι η αναλογία Poisson ενός σωματιδίου. Ο
στην ίδια έκφραση.
Η ακτινική δύναμη μπορεί να εκφραστεί ως:
![]()
Στον παραπάνω τύπο, η είναι η περιοχή επικάλυψης μεταξύ αλληλεπιδρώντων σωματιδίων και
είναι ο συντελεστής που μεταφράζεται από τα σωματίδια.
Επομένως, μπορεί να αναλυθεί ότι στη μελέτη της μεθόδου των διακριτών στοιχείων, οι δυνάμεις στα σωματίδια και τα αντικείμενα που έρχονται σε επαφή με τα σωματίδια σχετίζονται στενά με το μέτρο ελαστικότητάς τους, το λόγο Poisson, το μέτρο διάτμησης κ.λπ., και τις τιμές αυτών οι παράμετροι συνδέονται άρρηκτα με το είδος του υλικού.
Η καθιέρωση σωματιδιακού μοντέλου και γεωμετρικού μοντέλου
Εξίσωση Rabnowicz:
![]()
είναι ο συντελεστής φθοράς,
είναι η ποσότητα φθοράς του λειαντικού (mm),
είναι η απόσταση φθοράς (mm).
είναι το φορτίο(kN);
είναι η σκληρότητα του υλικού (MPa).
Επομένως, στη διαδικασία λειτουργίας του κρουστικού θραυστήρα, γενικά στην περίπτωση του
, η φθορά των τμημάτων εργασίας του κρουστικού θραυστήρα (όπως: ράβδοι φυσήματος θραυστήρα, πλάκα κρούσης) σχετίζεται με το φορτίο που δέχεται.
Τα εσωτερικά υλικά της πλάκας πρόσκρουσης του κρουστικού θραυστήρα LT1213 αναλύθηκαν με αναλυτή ενεργειακού φάσματος (Εικόνα 1) και σε συνδυασμό με τη σχετική βιβλιογραφία, διαπιστώθηκε ότι τα κύρια στοιχεία υλικού που είχαν μεγαλύτερη επίδραση στη φθορά των ράβδων εμφύσησης ήταν TiC, TaC, Ni, κ.λπ. Τα TaC, TiC και NI επιλέχθηκαν για τη διεξαγωγή δοκιμών προσομοίωσης. Στο πείραμα χρησιμοποιήθηκε σχεδιασμός συνδυασμού ορθογωνικής περιστροφής τετραγωνικής παλινδρόμησης.

Στη μελέτη της μεθόδου διακριτών στοιχείων στη μηχανική εξόρυξης, ανεξάρτητα από το είδος του μεταλλεύματος που συνθλίβεται, τα εξωτερικά γεωμετρικά χαρακτηριστικά του μεταλλεύματος έχουν σημαντικό αντίκτυπο στα αποτελέσματα υπολογισμού της μεθόδου διακριτών στοιχείων. Ως εκ τούτου, σε αυτή τη μελέτη, αναλύεται το γεωμετρικό μέγεθος του μεταλλεύματος χαλκού (Εικ. 2), τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά του μετρώνται με σαρωτή λέιζερ και αναλύονται το εύρος και ο νόμος της κατανομής μεγεθών του. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα της ανάλυσης, το αντίστοιχο μοντέλο διακριτών στοιχείων του μεταλλεύματος χαλκού καθιερώνεται στο EDEM για μετέπειτα έρευνα προσομοίωσης.

Κατά τον υπολογισμό της προσομοίωσης διακριτών στοιχείων, δεν είναι απαραίτητο να δημιουργηθεί ένα πλήρες εξωτερικό μοντέλο, αλλά μόνο τα μέρη που έρχονται σε επαφή με σωματίδια πρέπει να μοντελοποιηθούν. Επομένως, το μοντέλο UG του θραυστήρα είναι σχετικά απλοποιημένο στο EDEM (Εικόνα 3).

Σχεδιασμός και βελτιστοποίηση βοηθητικών παραμέτρων βάσει EDEM
Προσομοίωση λογισμικού EDEM
Η γωνία ηρεμίας μετράται σύμφωνα με το πείραμα κατάρρευσης (Εικόνα 4) και σε συνδυασμό με τη βιβλιογραφία, τα φυσικά χαρακτηριστικά μεταξύ μεταλλεύματος χαλκού και κρουστικού θραυστήρα φαίνονται στον Πίνακα 1.

| Πίνακας.1 Παράμετροι προσομοίωσης | ||||||
| Υλικά | πυκνότητα (kg·m ³) | Αναλογία Poisson | Συντελεστής διάτμησης /Pa | Συντελεστής αποκατάστασης | Στατικός συντελεστής τριβής | Συντελεστής κινητικής τριβής |
| Μεταλλεύματα χαλκού | 2520 | 0.245 | 2.5×10⁸ | 0.4 | 0.45 | 0.02 |
| Μεταλλικά | 7800 | 0.3 | 7×10¹⁰ | 0.5 | 0.85 | 0.06 |
| Σύσπαση | 4930 | 0.3 | 7.9×10⁹ | 0.6 | 0.8 | 0.07 |
| TaC | 5650 | 0.33 | 8.3×10¹⁰ | 0.6 | 0.8 | 0.07 |
| Ni | 8902 | 0.27 | 2.2×10¹XNUMX | 0.65 | 0.9 | 0.09 |
Λόγω της επίδρασης μη πρόσφυσης της επιφάνειας του μεταλλεύματος χαλκού και της παραπάνω έρευνας σε μοντέλο διακριτών στοιχείων, είναι γνωστό ότι Ενσωματωμένο Hertz-MindLin (χωρίς ολίσθηση). επιλέγεται ως μοντέλο επαφής προσομοίωσης.
Παράγοντες και δείκτες δοκιμής προσομοίωσης
Με βάση την ανάλυση της εξίσωσης Rabnowicz παραπάνω, το φορτίο (Z) στην πλάκα κρούσης λαμβάνεται ως δείκτης αξιολόγησης. Σύμφωνα με την προαναφερθείσα θεωρητική ανάλυση και τις πραγματικές απαιτήσεις λειτουργίας του κρουστικού θραυστήρα LT1213, το εύρος διακύμανσης των συντελεστών δοκιμής ελέγχεται εύλογα, κάθε δοκιμή επαναλαμβάνεται 7 φορές και η μέση τιμή λαμβάνεται ως αποτέλεσμα δοκιμής, ο κωδικός επιπέδου συντελεστή φαίνεται στον Πίνακα 2 και το σχέδιο δοκιμής και τα αποτελέσματα φαίνονται στον Πίνακα 3.
| κωδικοποίηση | Πίνακας 2. Οριζόντια κωδικοποίηση παράγοντα | ||
| Περιεχόμενο TiC/% | Περιεχόμενο Tac/% | Ni περιεχόμενο/% | |
| X1 | X2 | X3 | |
| 1.682 | 4.4 | 3.2 | 1.05 |
| 1 | 3.93 | 2.92 | 0.90 |
| 0 | 3.25 | 2.5 | 0.68 |
| -1 | 2.57 | 2.08 | 0.46 |
| -1.682 | 2.1 | 1.8 | 0.31 |
| Πίνακας 3 Σχέδιο δοκιμής και αποτελέσματα | ||||
| Σειρές | Περιεχόμενο TiC/% | Περιεχόμενο TaC/% | Ni περιεχόμενο/% | Φορτίο ανταλλακτικών/% |
| 1 | 1 | 1 | 1 | 25.79 |
| 2 | 1 | 1 | -1 | 24.8 |
| 3 | 1 | -1 | 1 | 24.66 |
| 4 | 1 | -1 | -1 | 26.11 |
| 5 | -1 | 1 | 1 | 29.03 |
| 6 | -1 | 1 | -1 | 27.22 |
| 7 | -1 | -1 | 1 | 31.60 |
| 8 | -1 | -1 | -1 | 31.80 |
| 9 | 1.682 | 0 | 0 | 26.01 |
| 10 | -1.682 | 0 | 0 | 30.84 |
| 11 | 0 | 1.682 | 0 | 26.17 |
| 12 | 0 | -1.682 | 0 | 32.71 |
| 13 | 0 | 0 | 1.682 | 25.02 |
| 14 | 0 | 0 | -1.682 | 24.99 |
| 15 | 0 | 0 | 0 | 25.28 |
| 16 | 0 | 0 | 0 | 25.13 |
| 17 | 0 | 0 | 0 | 24.67 |
| 18 | 0 | 0 | 0 | 26.39 |
| 19 | 0 | 0 | 0 | 25.32 |
| 20 | 0 | 0 | 0 | 26.08 |
| 21 | 0 | 0 | 0 | 24.79 |
| 22 | 0 | 0 | 0 | 24.71 |
| 23 | 0 | 0 | 0 | 25.80 |
Αποτελέσματα δοκιμών και ανάλυση
Φθορά φορτίου ανταλλακτικών
Το λογισμικό ανάλυσης δεδομένων Spss χρησιμοποιήθηκε για τη διεξαγωγή ανάλυσης παλινδρόμησης στα αποτελέσματα δοκιμής φορτίου της πλάκας αντεπίθεσης στον Πίνακα 3 και τα δεδομένα δοκιμής εξίσωσης παλινδρόμησης φαίνονται στον Πίνακα 4.
| Πίνακας 4 Πίνακας δοκιμής της εξίσωσης παλινδρόμησης για το φορτίο εξαρτημάτων φθοράς | ||||
| Πηγή | Άθροισμα τετραγώνων | Βαθμός ελευθερίας | Μέσο τετράγωνο | Τιμή F |
| οπισθοδρόμηση | 16575.89 | 10 | 1657.59 | 2334.63 |
| Υπολειπόμενο σφάλμα | 9.233 | 13 | 0.71 | |
| Πριν τη διόρθωση | 16585.13 | 23 | ||
| Μετά από διόρθωση | 143.77 | 22 | ||
Βλέπε Πίνακα F.10,13 4.10(2334.63)=10,13,F=XNUMX>FXNUMX. XNUMX(XNUMX), Ως εκ τούτου, η εξίσωση παλινδρόμησης είναι πολύ σημαντική και το μοντέλο εξίσωσης τετραγωνικής παλινδρόμησης έχει ως εξής:
![Παρουσιάζεται από το QuickLaTeX.com \[ \begin{array}{l}A=142.296-23.028 X_{1}-56.088 X_{2}- \\3.209 X_{3}+2.184 X_{1}{ }^{2}+7.969 X_{2 }{ }^{2}-3.902 X_{3}{ }^{2}+ \\ 2.854 X_{1} X_{2}-1.585 X_{1} X_{3}+5.624 X_{2} X_{3}\end{array} \]](https://www.qimingcasting.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-56eecf5ff305cb538bfcb98567963a47_l3.png)
Χρησιμοποιήστε το Matlab για να σχεδιάσετε τρισδιάστατο χάρτη περιγράμματος, όπως φαίνεται στην Εικόνα 3.

Η ανάλυση του ΣΧ. Το Σχήμα 5 δείχνει ότι όταν η περιεκτικότητα σε TiC είναι σε μηδενικό επίπεδο, με την αύξηση της περιεκτικότητας σε TaC, το φορτίο της πλάκας πρόσκρουσης δείχνει μια τάση πρώτα να μειώνεται και μετά να αυξάνεται. Όταν η περιεκτικότητα σε TaC είναι σε μηδενικό επίπεδο, με την αύξηση της περιεκτικότητας σε TiC, το φορτίο της πλάκας κρούσης παρουσιάζει μια αργή τάση πτώσης. Όταν η περιεκτικότητα σε TiC είναι σε μηδενικό επίπεδο, η αλλαγή του Ni έχει μικρή επίδραση στο φορτίο της πλάκας κρούσης. Όταν η περιεκτικότητα σε Ni είναι στο μηδενικό επίπεδο, με την αύξηση της περιεκτικότητας σε TiC, το φορτίο της πλάκας κρούσης παρουσιάζει απότομη πτώση και στη συνέχεια ελαφρά αύξηση. Όταν η περιεκτικότητα σε TaC είναι σε μηδενικό επίπεδο, το φορτίο της πλάκας κρούσης μειώνεται ελαφρώς με την αύξηση της περιεκτικότητας σε Ni, αλλά έχει μικρή επίδραση σε αυτό. Όταν η περιεκτικότητα σε Ni είναι σε μηδενικό επίπεδο, με την αύξηση του TiC, το φορτίο της πλάκας κρούσης παρουσιάζει απότομη πτώση και στη συνέχεια μια τάση αργής ανόδου. Επιπλέον, μπορεί να φανεί από την εξίσωση παλινδρόμησης και τον τρισδιάστατο χάρτη περιγράμματος ότι τρεις παράγοντες έχουν σημαντικές επιπτώσεις στο φορτίο της πλάκας κρούσης εντός του εύρους δοκιμής: περιεκτικότητα σε TaC, περιεκτικότητα σε TiC και περιεκτικότητα σε Ni.
Βελτιστοποίηση ράβδων εμφύσησης θραυστήρα κρούσης
Σύμφωνα με το μαθηματικό μοντέλο βελτιστοποίησης και την εξίσωση παλινδρόμησης κάθε δείκτη αξιολόγησης απόδοσης του κρουστικού θραυστήρα, χρησιμοποιείται η συνάρτηση fmincon μη γραμμικής βελτιστοποίησης στο Matlab και η διαδικασία βελτιστοποίησης πραγματοποιείται υπό την προϋπόθεση Fₘᵢₙ=Z, δηλαδή το ελάχιστο φορτίο. Η προτεινόμενη συνάρτηση περιορισμού είναι η εξής:
![Παρουσιάζεται από το QuickLaTeX.com \[ \begin{array}{l}F_{\min }=Z \\\text { st }\left\{\begin{array}{l}2.1 \% \leqslant X_{1} \leqslant 4.4 \% \\ 1.8 \% \leqslant X_{2} \leqslant 3.2 \% \\0.31 \% \leqslant X_{3} \leqslant 1.05 \%\end{array}\right.\end{array} \]](https://www.qimingcasting.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-1a240422a5ec7745f930149cd1ce98c4_l3.png)
Τα βέλτιστα αποτελέσματα θεραπείας είναι τα εξής: Η περιεκτικότητα σε TiC είναι 3.58%, η περιεκτικότητα σε TaC είναι 2.77%, η περιεκτικότητα σε Ni είναι 0.33%. Υπό αυτή την προϋπόθεση, η δοκιμή προσομοίωσης δείχνει ότι το φορτίο εξαρτημάτων φθοράς του κρουστικού θραυστήρα του κρουστικού θραυστήρα είναι 24.76 kN.
Επαλήθευση δοκιμής
Προκειμένου να διεξαχθεί η δοκιμή εύλογα και λόγω των απαιτήσεων της ακρίβειας του οργάνου προετοιμασίας υλικού, όταν η περιεκτικότητα σε Ni είναι 0.3%, το όργανο μέτρησης φθοράς UMT-3 χρησιμοποιήθηκε για τη δοκιμή και ανάλυση της φθοράς από το χτύπημα του θραυστήρα μπάρες με διαφορετική περιεκτικότητα σε TaC (1.8%, 2%, 2.5%, 3%, 3.2%) και διαφορετική περιεκτικότητα σε TiC (2.1%, 2.6%, 3.2%, 3.8%, 4.3%) και η δοκιμή επαναλήφθηκε 10 φορές σε κάθε περίπτωση. Η ποσότητα φθοράς της ράβδου εμφύσησης του θραυστήρα που λήφθηκε από τη δοκιμή φαίνεται στο Σχήμα 6.

Από το Σχ. 6, όταν η περιεκτικότητα σε TiC είναι η ίδια, με την αύξηση της περιεκτικότητας σε TaC, η φθορά των ράβδων εμφύσησης του θραυστήρα κρούσης μειώνεται σταδιακά και όταν η περιεκτικότητα σε TaC φτάσει το 2.5%, η φθορά των ράβδων εμφύσησης του θραυστήρα κρούσης φτάνει το χαμηλότερο, και στη συνέχεια με την αύξηση της περιεκτικότητας σε TaC, η φθορά των ράβδων εμφύσησης του θραυστήρα κρούσης αυξάνεται σταδιακά. Όταν η περιεκτικότητα σε TaC είναι η ίδια, η περιεκτικότητα σε TiC είναι διαφορετική, εκτός από την περιεκτικότητα σε TaC 1.8%, η περιεκτικότητα σε TiC 3.8% φθοράς είναι μεγαλύτερη από την περιεκτικότητα σε TiC της φθοράς 2.6%, τα υπόλοιπα αποτελέσματα των δοκιμών αντικατοπτρίζουν ότι η φθορά του Η πλάκα κρούσης από μικρή έως μεγάλη που αντιστοιχεί στην περιεκτικότητα σε TaC είναι: 3.2%, 3.8%, 2.6%, 4.3%, 2.1%, αντίστοιχα. Η τάση της επίδρασης της περιεκτικότητας σε TaC και TiC στη φθορά της πλάκας κρούσης του κρουστικού θραυστήρα είναι η ίδια με αυτή των αποτελεσμάτων της προσομοίωσης.
Συμπέρασμα
- Χρησιμοποιώντας το EDEM ως δοκιμή εικονικής σύνθλιψης ορθογώνιου μεταλλεύματος χαλκού, καθορίζεται η εξίσωση παλινδρόμησης που βασίζεται στη δύναμη της αντίθετης πλάκας με τη δοκιμή τετραγωνικής παλινδρόμησης ορθογώνιου περιστρεφόμενου συνδυασμού. Χρησιμοποιώντας το Matlab για τη σχεδίαση του χάρτη περιγράμματος του δείκτη διερεύνησης, ελήφθη η τάση επιρροής των παραγόντων δοκιμής στη δύναμη της ράβδου εμφύσησης και οι κύριοι και δευτερεύοντες παράγοντες που επηρεάζουν τη δύναμη της ράβδου φυσήματος προσδιορίστηκαν ως περιεχόμενο TaC, περιεχόμενο TiC και περιεχόμενο Ni.
- Καθορίζεται ο βέλτιστος συνδυασμός παραμέτρων για τη μείωση της φθοράς της πλάκας κρούσης του κρουστικού θραυστήρα LT1213. Όταν η περιεκτικότητα σε TiC είναι 3.58%, η περιεκτικότητα σε TaC είναι 2.77%, η περιεκτικότητα σε Ni είναι 0.33%, η φθορά της ράβδου εμφύσησης είναι η μικρότερη και το φορτίο στη ράβδο εμφύσησης του θραυστήρα κρούσης είναι 24.76 kN.
- Η τάση επιρροής της περιεκτικότητας σε TaC και TiC στη φθορά της ράβδου εμφύσησης του κρουστικού θραυστήρα λαμβάνεται μέσω πειραμάτων, γεγονός που δείχνει την ορθότητα της ανάλυσης της πλάκας κρούσης με τη μέθοδο διακριτών στοιχείων.



