Περίληψη
Για να αναλυθεί η επίδραση διαφορετικών υλικών σφύρας στο φαινόμενο σύνθλιψης του κρουστικού θραυστήρα, πραγματοποιήθηκε η στερεοσκοπική μέτρηση του κρουστικού θραυστήρα Kleemann MR130 και του μεταλλεύματος χαλκού. Καθιερώθηκε και εισήχθη το μοντέλο UG του κρουστικού θραυστήρα Kleemann MR130 Λογισμικό EDEM. Το μοντέλο σωματιδίων μεταλλεύματος χαλκού δημιουργήθηκε για να αναλύσει το αποτέλεσμα σύνθλιψης του υλικού Cr26 και 35GrMo, λαμβάνοντας την ταχύτητα και την κινητική ενέργεια των σωματιδίων χαλκού σε 2.6~3.5 s ως δείκτες αξιολόγησης. Τα αποτελέσματα της προσομοίωσης δείχνουν ότι όταν ο ρυθμός τροφοδοσίας είναι 15%, 25% και 35%, η ταχύτητα και η κινητική ενέργεια περιστροφής του μεταλλεύματος χαλκού στον θραυστήρα με υλικό σφυριού 35GrMo είναι υψηλότερες από αυτές του Cr26. Κάτω από το ίδιο υλικό σφυριού, με την αύξηση του ρυθμού τροφοδοσίας μεταλλεύματος χαλκού, η ταχύτητα και η κινητική ενέργεια περιστροφής του μοντέλου σωματιδίων μεταλλεύματος χαλκού αυξάνονται σημαντικά. μεταξύ αυτών, η μέγιστη ταχύτητα του σωματιδίου μεταλλεύματος χαλκού είναι 57.09 m/s και η μέγιστη περιστροφική κινητική ενέργεια είναι 2269.39 J. Τα αποτελέσματα των δοκιμών συνάδουν με τα αποτελέσματα της προσομοίωσης, τα οποία παρέχουν μια ερευνητική βάση και μια νέα ιδέα για τη βελτιστοποίηση του κρουστικού θραυστήρα σφυριά και βελτιώνοντας το αποτέλεσμα σύνθλιψης του μεταλλεύματος χαλκού.
Μοντέλο κρουστικού θραυστήρα και γρανίτη
Μοντέλο κρουστικού θραυστήρα
Δεδομένου ότι η ικανότητα μοντελοποίησης του λογισμικού διακριτών στοιχείων EDEM είναι αδύναμη και μόνο το τμήμα που έρχεται σε επαφή με αυτό πρέπει να εδραιωθεί στη διαδικασία προσομοίωσης του λογισμικού EDEM, το τρισδιάστατο μοντέλο του θα πρέπει να απλοποιηθεί. Το τρισδιάστατο μοντέλο του θραυστήρα έχει καθιερωθεί στο λογισμικό UG και το εξωτερικό και το εσωτερικό του φαίνονται στο Σχήμα 1 και στο Σχήμα 2.
Έρευνα για κρουστικό θραυστήρα με βάση το EDEM
Το γεωμετρικό μέγεθος και το σχήμα του μεταλλεύματος χαλκού είναι τυχαίες μεταβλητές που επηρεάζουν άμεσα την επίδρασή του στην πλάκα κρούσης και το τελικό αποτέλεσμα σύνθλιψης. Αυτή η μελέτη επικεντρώνεται στην επίδραση σύνθλιψης μεταλλεύματος χαλκού με το ίδιο γεωμετρικό μέγεθος και σχήμα κάτω από διαφορετικά υλικά πλάκας κρούσης. Επομένως, για να αναλυθεί με ακρίβεια η αστοχία φθοράς της αντίθετης πλάκας στην θρυμματισμένη εσωτερική κοιλότητα, αναλύθηκε επιτόπου το μετάλλευμα χαλκού (Εικ. 3) και σε συνδυασμό με σχετική βιβλιογραφία και δεδομένα, δόθηκε εντολή να είναι σφαιρικό το μετάλλευμα χαλκού. σε προσομοίωση διακριτών στοιχείων για διευκόλυνση της έρευνας προσομοίωσης. Παράγεται ως κανονική κατανομή με μέση ακτίνα 185 mm και τυπική απόκλιση 0.191.
Η πυκνότητα του μεταλλεύματος χαλκού λαμβάνεται με τον τύπο πυκνότητας και τη μέθοδο αποστράγγισης. Το πείραμα επαναλήφθηκε 60 φορές. το μέσο αποτέλεσμα ήταν 2.793 g/cm³.
Προσομοίωση λογισμικού
Το μοντέλο επαφής μεταξύ μεταλλεύματος χαλκού, κρουστικού θραυστήρα και μεταλλεύματος χαλκού έχει οριστεί ως ενσωματωμένο Hertz-Mindlin (χωρίς ολίσθηση). Η κανονική δύναμη μεταξύ των σωματιδίων σε αυτό το μοντέλο είναι:
![\[ F_{\mathrm{n}}=\frac{4}{3} E^{*}\left(R^{*}\right)^{1 / 2} \alpha^{3 / 2} \ ]](https://www.qimingcasting.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-b7a37fa6b90b720463c178a58e9ced5b_l3.png "Παρουσιάζεται από το QuickLaTeX.com")
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:
![\[ \frac{1}{E^{*}}=\frac{1-\nu_{1}^{2}}{E_{1}}+\frac{1-\nu_{2}^{2}}{E_{2}} \]](https://www.qimingcasting.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-f72d91538679b7de9a74883661c57359_l3.png "Παρουσιάζεται από το QuickLaTeX.com")
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:
![\[ F_{t}=-8G^{*} \sqrt {R^{*} \άλφα \δέλτα } \]](https://www.qimingcasting.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-0656b4e288fce5ffa0e8a8a032ac7565_l3.png "Παρουσιάζεται από το QuickLaTeX.com")
Στον παραπάνω τύπο, δ είναι η περιοχή επικάλυψης μεταξύ σωματιδίων που αλληλεπιδρούν και 
είναι ο ισοδύναμος συντελεστής διάτμησης που υπολογίζεται με τον ακόλουθο τύπο:
![\[ G^{*}=\frac{2-v_{1}^{2}}{G_{1}}+\frac{2-v_{2}^{2}}{G_{2}} \]](https://www.qimingcasting.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-47327f175d1f29402ef0364455b4a161_l3.png "Παρουσιάζεται από το QuickLaTeX.com")
Στη μορφή, τα G1 και G2 είναι ο συντελεστής διάτμησης των σωματιδίων XNUMX και XNUMX, αντίστοιχα.
Με την εισαγωγή της βιβλιοθήκης υλικών του λογισμικού διακριτών στοιχείων και της σχετικής βιβλιογραφίας στο αρχικό στάδιο, οι συνολικές παράμετροι της προσομοίωσης με το υλικό κρουστικών σφυριών θραυστήρα των Cr26 και 35GrMo (το υπόλοιπο υλικό του θραυστήρα είναι χάλυβας) ορίζονται όπως στον Πίνακα 1 .
| Πίνακας 1: Οι συνολικές μεταβλητές παράμετροι των υλικών Cr26 και 35GrMo των σφυριών θραυστήρα κρούσης | ||||||
| Υλικά | Πυκνότητα/(kg/m³) | Αναλογία Poisson | Συντελεστής διάτμησης/Pa | Συντελεστής ανάκτησης σύγκρουσης (με μετάλλευμα χαλκού) | Συντελεστής στατικής τριβής (με μετάλλευμα χαλκού) | Συντελεστής δυναμικής τριβής (με μετάλλευμα χαλκού) |
| Μεταλλεύματα χαλκού | 2790 | 0.2 | 3.0×10⁸ | 0.5 | 0.5 | 0.01 |
| Μεταλλικά | 7800 | 0.3 | 7.0×10¹⁰ | 0.5 | 0.9 | 0.05 |
| Cr26 | 7980 | 0.27 | 7.5×10¹⁰ | 0.6 | 0.8 | 0.06 |
| 35 GrMo | 2640 | 0.29 | 5.0×10 | 0.2 | 0.5 | 0.01 |
Το μοντέλο θραυστήρα που δημιουργήθηκε στο λογισμικό UG εισήχθη στο λογισμικό EDEM και η μονάδα σωματιδίων ορίστηκε ότι βρίσκεται μέσα στον θραυστήρα. Ο ρότορας άρχισε να περιστρέφεται στον εσωτερικό θάλαμο του θραυστήρα με ταχύτητα 3×10-400s. Για να δείξει την κατάσταση λειτουργίας του κρουστικού θραυστήρα, το εργοστάσιο σωματιδίων διατάσσεται να δημιουργήσει 25 μεταλλεύματα χαλκού (ποσοστό τροφοδοσίας 2%) στα 5 δευτερόλεπτα μέσα στον θραυστήρα, ο ρότορας σταματά να περιστρέφεται στα 5α και η προσομοίωση ολοκληρώνεται στο 6η. Τέλος, το λογισμικό EDEM διατάσσεται να αποθηκεύει τα δεδομένα κάθε 0.1 δευτερόλεπτα για εγγραφή και έξοδο.
Το σχήμα 4 δείχνει την κατανομή της δύναμης κρούσης της πλάκας κρούσης όταν ο χρόνος προσομοίωσης είναι 3 δευτερόλεπτα. Μπορεί να φανεί ότι η δύναμη κρούσης της πλάκας κρούσης συγκεντρώνεται κυρίως στο κάτω μέρος της πλάκας κρούσης, επομένως μπορεί να συναχθεί ότι το κάτω μέρος της πλάκας κρούσης είναι το κεντρικό τμήμα του θρυμματισμένου μεταλλεύματος. Η πιθανότητα αποτυχίας φθοράς σε αυτό το τμήμα είναι μεγαλύτερη και η αντοχή αυτού του τμήματος θα πρέπει να βελτιστοποιηθεί στο σχεδιασμό.
Αποτελέσματα προσομοίωσης κρουστικού θραυστήρα
Σύγκριση και έρευνα αποτελεσμάτων προσομοίωσης
Το λογισμικό EDEM ορίζει το σωματίδιο ως άκαμπτο σώμα στη διαδικασία προσομοίωσης, επομένως δεν μπορεί να προσομοιώσει τη διαδικασία θραύσης σωματιδίων. Ωστόσο, η σύνθλιψη του μεταλλεύματος χαλκού στον θραυστήρα επιτυγχάνεται με σύγκρουση με το σφυρί, την αντίθετη πλάκα και τον εαυτό του, έτσι το φαινόμενο σύνθλιψης μπορεί να διερευνηθεί έμμεσα με ανάλυση της ταχύτητας και της κινητικής ενέργειας του χαλκού στην αρχική περίοδο εργασίας του ο θραυστήρας. Χρησιμοποιώντας τη μονάδα μετεπεξεργασίας δεδομένων EDEM, προέκυψε η ταχύτητα του μεταλλεύματος χαλκού και η περιστροφική κινητική ενέργεια σε διαφορετικά υλικά σφύρας για περιόδους 2.6-3.5 δευτερολέπτων. (Cr35 και 5GrMo), όπως φαίνεται στο Σχήμα 6 και στο Σχήμα 5. Στα Σχήματα 6 και 35, τα Cr35 και XNUMXGrMo αντιπροσώπευαν το υλικό σφύρας των CrXNUMX και XNUMXGrMo.
Όπως φαίνεται στο Σχήμα 5, όταν το υλικό του σφυριού ήταν Cr35 και 2.9 GrMo στα χρονικά σημεία των 3.1 s, 3.3 s και 35 s, η ταχύτητα του μεταλλεύματος χαλκού ήταν σχετικά κοντινή. Σε άλλα χρονικά σημεία, η ταχύτητα του μεταλλεύματος χαλκού φάνηκε να είναι μεγαλύτερη από εκείνη του CrXNUMX όταν το υλικό του σφυριού ήταν XNUMX GrMo. Δηλαδή, η αλλαγή του υλικού του σφυριού θα μπορούσε να αλλάξει την ταχύτητα κρούσης του μεταλλεύματος χαλκού.
Όπως φαίνεται στο Σχήμα 6, όταν το υλικό του σφυριού ήταν Cr35 και 2.7 GrMo σε χρονικά σημεία 2.9s, 3.4s και 35s, η περιστροφική κινητική ενέργεια του μεταλλεύματος χαλκού ήταν σχετικά κοντά. Σε άλλα χρονικά σημεία, η κινητική ενέργεια περιστροφής του μεταλλεύματος χαλκού ήταν μεγαλύτερη από εκείνη του Cr35 όταν το υλικό του σφυριού ήταν 26 GrMo. Δηλαδή, η αλλαγή του υλικού του σφυριού άλλαξε την περιστροφική κινητική ενέργεια που λάμβανε το μετάλλευμα χαλκού. Επομένως, μέσω της μελέτης του υλικού σφυριού πλάκας με τη μέθοδο διακριτών στοιχείων, βρέθηκε ότι το υλικό σφυριού θραυστήρα ήταν XNUMXGrMo. Στο αρχικό στάδιο εργασίας του θραυστήρα, η ταχύτητα σύνθλιψης και η περιστροφική του κινητική ενέργεια ήταν υψηλότερες από αυτές του υλικού σφυριού ως CrXNUMX.
Επαλήθευση πειράματος προσομοίωσης διαφορετικών ρυθμών τροφοδοσίας
Σύμφωνα με τα βήματα της προσομοίωσης, όλες οι παράμετροι παραμένουν αμετάβλητες εκτός από τον ρυθμό τροφοδοσίας του θραυστήρα. Όταν το υλικό του σφυριού ήταν Cr35 και 15GrMo, και ο ρυθμός τροφοδοσίας ήταν 25%, 35% και 7%, αντίστοιχα, αναλύθηκαν η ταχύτητα του μεταλλεύματος χαλκού και η περιστροφική κινητική ενέργεια. Τα αποτελέσματα φαίνονται στα Σχ. 8 και Σχ. 15. Το Α(15%) αντιπροσώπευε την ταχύτητα και την περιστροφική ενέργεια του μεταλλεύματος χαλκού όταν το υλικό του σφυριού ήταν Cr15, και ο ρυθμός τροφοδοσίας ήταν 35%. Το Β(15%) αντιπροσώπευε την ταχύτητα και την περιστροφική ενέργεια του μεταλλεύματος χαλκού. Όταν το υλικό του σφυριού ήταν XNUMXGrMo, ο ρυθμός τροφοδοσίας ήταν XNUMX%, και το υπόλοιπο ήταν το ίδιο.
◆—A(15%); ■—B(15%): ▲—A(25%);
×—B(25%);*—A(35%); ●—B(35%)
◆—A(15%); ■—B(15%); ▲—A(25%);
×—B(25%);*—A(35%); ●—B(35%)
Όπως φαίνεται από το Σχήμα 7, όταν ο ρυθμός τροφοδοσίας του μεταλλεύματος χαλκού είναι 15%, 25% ή 35%, η ταχύτητα του μεταλλεύματος χαλκού στον θραυστήρα είναι διαφορετική. Όταν ο ρυθμός τροφοδοσίας του μεταλλεύματος χαλκού ήταν ο ίδιος, το ίδιο ήταν και η ταχύτητα του μεταλλεύματος χαλκού. Όταν το υλικό του σφυριού ήταν 35 GrMo, ήταν υψηλότερο από αυτό του υλικού σφυριού, το οποίο ήταν Cr26. Όταν το υλικό του σφυριού του θραυστήρα κρούσης είναι το ίδιο, η ταχύτητα του μεταλλεύματος χαλκού αυξάνεται προφανώς με την αύξηση του ρυθμού τροφοδοσίας του θραυστήρα. Όταν ο ρυθμός τροφοδοσίας του μεταλλεύματος χαλκού ήταν 15%, και το υλικό βάρους της πλάκας ήταν Cr26 με χρόνο 3.5 δευτερόλεπτα, η ταχύτητα σωματιδίων του μεταλλεύματος χαλκού ήταν η μικρότερη, όντας 20.97 m/s. Όταν ο ρυθμός τροφοδοσίας του μεταλλεύματος χαλκού είναι 35%, το υλικό του σφυριού είναι 35 GrMo και ο χρόνος είναι 2.6 δευτερόλεπτα, η ταχύτητα των σωματιδίων μεταλλεύματος χαλκού είναι η υψηλότερη, που είναι 57.09 m/s.
Όταν ο ρυθμός τροφοδοσίας του μεταλλεύματος χαλκού ήταν 15%, και το υλικό βάρους της πλάκας ήταν Cr26 με χρόνο 3.5 δευτερόλεπτα, η ταχύτητα σωματιδίων του μεταλλεύματος χαλκού ήταν η μικρότερη, όντας 20.97 m/s. Όταν ο ρυθμός τροφοδοσίας του μεταλλεύματος χαλκού είναι 35%, το υλικό του σφυριού είναι 35 GrMo και ο χρόνος είναι 2.6 δευτερόλεπτα, η ταχύτητα των σωματιδίων μεταλλεύματος χαλκού είναι η υψηλότερη, που είναι 57.09 m/s.
Όπως φαίνεται στο Σχήμα 8, όταν ο ρυθμός τροφοδοσίας του μεταλλεύματος χαλκού είναι 15%, 25% και 35%, η κινητική ενέργεια περιστροφής του μεταλλεύματος χαλκού είναι διαφορετική. Όταν ο ρυθμός τροφοδοσίας του μεταλλεύματος χαλκού ήταν ο ίδιος, η κινητική ενέργεια περιστροφής του μεταλλεύματος χαλκού στον θραυστήρα όταν το υλικό του σφυριού ήταν 35 GrMo ήταν σημαντικά υψηλότερη από αυτή του υλικού σφυριού Cr26. Όταν το υλικό του σφυριού πλάκας είναι το ίδιο, η κινητική ενέργεια περιστροφής του μεταλλεύματος χαλκού στον θραυστήρα αυξάνεται προφανώς με την αύξηση του ρυθμού τροφοδοσίας του μεταλλεύματος χαλκού. Όταν ο ρυθμός τροφοδοσίας του μεταλλεύματος χαλκού ήταν 15% και το υλικό του σφυριού ήταν Cr26, η περιστροφική κινητική ενέργεια του μεταλλεύματος χαλκού ήταν η μικρότερη, που ήταν 1627.31 J. Όταν ο ρυθμός τροφοδοσίας του μεταλλεύματος χαλκού ήταν 35% και το υλικό του σφυριού ήταν ZG35GrMo, η κινητική ενέργεια περιστροφής του μεταλλεύματος χαλκού ήταν η μεγαλύτερη, 2269.39 J.
Επαλήθευση δοκιμής
Εφαρμόστε τον αναλυτή μεγέθους σωματιδίων λέιζερ (Εικόνα 9) για να αναλύσετε το μετάλλευμα χαλκού που έχει συνθλιβεί με διαφορετικά υλικά σφύρας και διαφορετικούς ρυθμούς τροφοδοσίας, λάβετε ως πρότυπο το μέγεθος μεμονωμένων σωματιδίων μικρότερο από 15 mm, ζυγίστε το βάρος των εξαγόμενων σωματιδίων μεταλλεύματος χαλκού και το βάρος των σωματιδίων του μεταλλεύματος χαλκού με μέγεθος μικρότερο από 15 mm και χρησιμοποιήστε την αναλογία δ (Εξ. (5)) των δύο για να αξιολογήσετε το αποτέλεσμα σύνθλιψης το καλό ή το κακό.
![\[ \delta=\frac{m}{M} \]](https://www.qimingcasting.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-11d663da1b1399499a5ab29577fee98d_l3.png "Παρουσιάζεται από το QuickLaTeX.com")
Όπου M είναι το βάρος των εξαγόμενων σωματιδίων μεταλλεύματος χαλκού. m είναι ο αναλυτής μεγέθους σωματιδίων λέιζερ που χρησιμοποιείται για την ανίχνευση του βάρους των σωματιδίων μεταλλεύματος χαλκού που πληρούν το πρότυπο.
◆—A(15%): ■—B(15%): ▲—A(25%);
×—B(25%);*—A(35%); ●—B(35%)
Το αποτέλεσμα σύνθλιψης του κρουστικού θραυστήρα με διαφορετικά υλικά σφύρας και ο ρυθμός τροφοδοσίας υπολογίζεται ταυτόχρονα και τα αποτελέσματα φαίνονται στο Σχήμα 10.
Όπως φαίνεται στο Σχήμα 10, όταν ο ρυθμός τροφοδοσίας είναι 15%, 25%, 35% και δέκα επαναλαμβανόμενες δοκιμές, το αποτέλεσμα σύνθλιψης του υλικού σφυριού ZG35GrMo είναι καλύτερο από αυτό του υλικού σφυριού Cr26. Στο ίδιο υλικό σφυριού στον ίδιο θραυστήρα, με δέκα επαναλαμβανόμενες δοκιμές, το καλύτερο αποτέλεσμα σύνθλιψης εμφανίστηκε με ρυθμό τροφοδοσίας 35%, και το χειρότερο αποτέλεσμα σύνθλιψης εμφανίστηκε με ρυθμό τροφοδοσίας 15%. Ο θραυστήρας εμφανίστηκε με την αύξηση του ρυθμού τροφοδοσίας και η επίδραση σύνθλιψης του μεταλλεύματος χαλκού αυξήθηκε. Τα αποτελέσματα είναι συνεπή με τα αποτελέσματα της προσομοίωσης.
Συμπέρασμα και προοπτική
- Η ταχύτητα και η κινητική ενέργεια περιστροφής του μεταλλεύματος χαλκού στον θραυστήρα όταν το υλικό του σφυριού ήταν 35 GrMo ήταν σημαντικά υψηλότερες από όταν το υλικό του σφυριού ήταν Cr26. Με άλλα λόγια, το αποτέλεσμα σύνθλιψης του μεταλλεύματος χαλκού ήταν καλύτερο όταν το υλικό του σφυριού ήταν 35 GrMo παρά όταν το υλικό του σφυριού ήταν Cr26.
- Αλλάξτε τον ρυθμό τροφοδοσίας του μεταλλεύματος χαλκού για επαλήθευση προσομοίωσης: στον ίδιο θραυστήρα και στο ίδιο υλικό σφυριού, με την αύξηση του ρυθμού τροφοδοσίας, η ταχύτητα και η κινητική ενέργεια περιστροφής του μεταλλεύματος χαλκού αυξάνονται σταδιακά. Δηλαδή, η επίδραση του μεταλλεύματος χαλκού είναι όλο και πιο έντονη, τόσο καλύτερο είναι το αποτέλεσμα σύνθλιψης. Μεταξύ αυτών, η μέγιστη τιμή της ταχύτητας και της περιστροφικής κινητικής ενέργειας του μεταλλεύματος χαλκού εμφανίστηκε με ρυθμό τροφοδοσίας 35%, το υλικό σφύρας είναι 35GrMo και η τιμή του είναι 57.09m/s και 2269.39J.
- Η επίδραση του υλικού σφυριού και του ρυθμού τροφοδοσίας στο φαινόμενο σύνθλιψης επιτυγχάνεται με σύγκριση των αποτελεσμάτων προσομοίωσης και δοκιμής και τα αποτελέσματα της προσομοίωσης επαληθεύονται. Τα αποτελέσματα παρέχουν μια θεωρητική βάση για τη βελτιστοποίηση των σφυριών του κρουστικού θραυστήρα και τη βελτίωση του αποτελέσματος σύνθλιψης του μεταλλεύματος χαλκού.
