Ударные дробильные молоты из стали Cr26 и стали 35CrMo

13/12/2024

Резюме

Для анализа влияния различных материалов молота на дробящий эффект ударной дробилки было проведено стереоскопическое измерение ударной дробилки Kleemann MR130 и медной руды. Модель UG ударной дробилки Kleemann MR130 была создана и импортирована в Программное обеспечение ЭДЕМ. Модель частиц медной руды была создана для анализа дробящего эффекта молотков ударной дробилки из материалов Cr26 и 35GrMo, принимая скорость и вращательную кинетическую энергию частиц медной руды за 2.6~3.5 с в качестве оценочных индексов. Результаты моделирования показывают, что при скорости подачи 15%, 25% и 35% скорость и вращательная кинетическая энергия медной руды в дробилке с материалом молотка 35GrMo выше, чем у Cr26. При том же материале молотка с увеличением скорости подачи медной руды скорость и вращательная кинетическая энергия модели частиц медной руды значительно увеличиваются; среди них максимальная скорость частицы медной руды составляет 57.09 м/с, а максимальная вращательная кинетическая энергия составляет 2269.39 Дж. Результаты испытаний согласуются с результатами моделирования, которые обеспечивают исследовательскую основу и новую идею для оптимизации молотков ударной дробилки и улучшения дробящего эффекта медной руды.

Ударная дробилка и модель гранита

Модель ударной дробилки

Поскольку возможности моделирования дискретно-элементного программного обеспечения EDEM слабы, и только часть, с которой он контактирует, должна быть установлена в процессе моделирования программного обеспечения EDEM, его трехмерная модель должна быть упрощена. Трехмерная модель дробилки установлена в программном обеспечении UG, а ее внешний вид и внутреннее пространство показаны на рисунке 1 и рисунке 2.

Рис.2 Внутренняя модель ударной дробилки

Исследование ударной дробилки на базе ЭДЭМ

Геометрический размер и форма медной руды являются случайными величинами, которые напрямую влияют на ее воздействие на ударную пластину и конечный эффект дробления. Это исследование фокусируется на эффекте дробления медной руды с тем же геометрическим размером и формой под действием различных материалов ударной пластины. Поэтому для точного анализа износа контрпластины в раздробленной внутренней полости медная руда (РИС. 3) была проанализирована на месте, и в сочетании с соответствующей литературой и данными медная руда была заказана сферической в моделировании дискретных элементов для облегчения исследования моделирования. Она генерируется как нормальное распределение со средним радиусом 185 мм и стандартным отклонением 0.191.

Плотность медной руды получена по формуле плотности и методу дренажа. Эксперимент был повторен 60 раз; средний результат составил 2.793 г/см³.

Программное моделирование

Модель контакта между медной рудой, ударной дробилкой и медной рудой установлена как встроенная модель Герца-Миндлина (без проскальзывания). Нормальная сила между частицами в этой модели равна:

$F_{\mathrm{n}}=\frac{4}{3} E^{*}\left(R^{*}\right)^{1 / 2} \alpha^{3 / 2}$

В приведенной выше формуле $Р^{*}$ это среднее значение радиуса всех частиц, $α$ это диапазон контакта частиц и $Е^{*}$ это среднее значение модуля упругости всех частиц, выраженное как:

$\frac{1}{E^{*}}=\frac{1-\nu_{1}^{2}}{E_{1}}+\frac{1-\nu_{2}^{2}}{E_{2}}$

В форме выше, ${Е_{1}}$ форма - это модуль упругости одной частицы, а $\nu_{1}$ форма - это коэффициент Пуассона одной частицы. ${Е_{2}}$ и $\nu_{2}$ в том же выражении.

Радиальную силу можно выразить как:

$F_{t}=-8G^{*} \sqrt {R^{*} \альфа \дельта }$

В приведенной выше формуле δ это область перекрытия между взаимодействующими частицами, и $Г^{*}$ эквивалентный модуль сдвига, рассчитанный по следующей формуле:

$G^{*}=\frac{2-v_{1}^{2}}{G_{1}}+\frac{2-v_{2}^{2}}{G_{2}}$

В форме G₁ и G₂ — модули сдвига частиц 1 и 2 соответственно.

Импортировав на ранней стадии библиотеку материалов программного обеспечения для дискретных элементов и соответствующую литературу, можно установить глобальные параметры моделирования с использованием молотков ударной дробилки из материалов Cr26 и 35GrMo (остальной материал дробилки — сталь), как показано в таблице 1.

Таблица 1: Глобальные переменные параметры молотков ударной дробилки из материалов Cr26 и 35GrMo
Материалы	Плотность/(кг/м³)	Коэффициент Пуассона	Модуль сдвига/Па	Фактор восстановления при столкновении (с медной рудой)	Коэффициент трения покоя (с медной рудой)	Коэффициент динамического трения (с медной рудой)
Медная руда	2790	0.2	3.0×10⁸	0.5	0.5	0.01
Сталь	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
35ГрМо	2640	0.29	5.0×10⁷	0.2	0.5	0.01

Модель дробилки, созданная в программном обеспечении UG, была импортирована в программное обеспечение EDEM, а установка для измельчения частиц была определена как расположенная внутри дробилки. Ротор начал вращаться во внутренней камере дробилки при 3×10-⁶с. Чтобы показать рабочее состояние ударной дробилки, установке для измельчения частиц приказано произвести 400 медных руд (скорость подачи 25%) в течение 2-х,5с внутри дробилки, ротор прекращает вращение в течение 5-х, а моделирование завершается в течение 6-х. Наконец, программному обеспечению EDEM приказано сохранять данные каждые 0.1с для записи и вывода.

На рисунке 4 показано распределение силы удара ударной пластины при времени моделирования 3 с. Видно, что сила удара ударной пластины в основном сосредоточена в нижней части ударной пластины, поэтому можно сделать вывод, что нижняя часть ударной пластины является центральной частью дробленой руды. Вероятность отказа от износа в этой части больше, и прочность этой части должна быть оптимизирована при проектировании.

Рис.4 Диаграмма облака сил молотков ударной дробилки

Результаты моделирования ударной дробилки

Сравнение и исследование результатов моделирования

Программное обеспечение EDEM по умолчанию рассматривает частицу как твердое тело в процессе моделирования, поэтому оно не может имитировать процесс разрушения частицы. Однако дробление медной руды в дробилке достигается путем столкновения с молотом, контрпластиной и самой собой, поэтому эффект дробления можно исследовать косвенно, анализируя скорость и вращательную кинетическую энергию медной руды в начальный рабочий период дробилки. Используя модуль постобработки данных EDEM, скорость медной руды и вращательная кинетическая энергия в различных материалах молота были получены для периодов 2.6~3.5 с. (Cr₂₆ и 35GrMo), как показано на рисунке 5 и рисунке 6. На рисунках 5 и 6 Cr₂₆ и 35GrMo представляли материал молота Cr₂₆ и 35GrMo.

Рис.5 Скорость медной руды под воздействием различных материалов молотка

Рис.6 Кинетическая энергия вращения медной руды под воздействием различных материалов молотка ◆—KmTBCr₂₆; ■—ZG35GrMo

Как показано на рисунке 5, когда материал молотка был Cr₂₆ и 35GrMo в моменты времени 2.9 с, 3.1 с и 3.3 с, скорость медной руды была относительно близка. В другие моменты времени скорость медной руды казалась больше, чем у Cr₂₆, когда материал молотка был 35GrMo. То есть, изменение материала молотка могло изменить скорость удара медной руды.

Как показано на рисунке 6, когда материал молотка был Cr₂₆ и 35GrMo в моменты времени 2.7 с, 2.9 с и 3.4 с, вращательная кинетическая энергия медной руды была относительно близка. В другие моменты времени вращательная кинетическая энергия медной руды была больше, чем у Cr₂₆, когда материал молотка был 35GrMo. То есть, изменение материала молотка изменяло вращательную кинетическую энергию, полученную медной рудой. Поэтому, посредством изучения материала пластинчатого молотка методом дискретных элементов, было обнаружено, что материал молотка дробилки был 35GrMo. На начальном этапе работы дробилки ее скорость дробления и вращательная кинетическая энергия были выше, чем у материала молотка, такого как Cr26.

Проверка имитационного эксперимента при различных скоростях подачи

Согласно этапам моделирования, все параметры остаются неизменными, за исключением скорости подачи дробилки. Когда материал молотка был Cr₂₆ и 35GrMo, а скорость подачи была 15%, 25% и 35% соответственно, были проанализированы скорость медной руды и кинетическая энергия вращения. Результаты показаны на рис. 7 и рис. 8. A(15%) представляет скорость медной руды и энергию вращения, когда материал молотка был Cr₂₆, а скорость подачи была 15%. B(15%) представляет скорость медной руды и энергию вращения. Когда материал молотка был 35GrMo, скорость подачи была 15%, а остальные были такими же.

Рис.7 Скорость медной руды при различной скорости подачи и материалах молотков
◆—А(15%); ■—Б(15%): ▲—А(25%);
×—В(25%);*—А(35%); ●—В(35%)

Рис.8 Кинетическая энергия вращения медной руды при различной скорости подачи и материалах молота — Рис.8 Кинетическая энергия вращения медной руды при различной скорости подачи и материалах пластинчатого молота
◆—А(15%); ■—Б(15%); ▲—А(25%);
×—В(25%);*—А(35%); ●—В(35%)

Как видно из рисунка 7, когда скорость подачи медной руды составляет 15%, 25% или 35%, скорость медной руды в дробилке различна. Когда скорость подачи медной руды была одинаковой, то и скорость медной руды была одинаковой. Когда материал молотка был 35GrMo, она была выше, чем у материала молотка, который был Cr26. Когда материал молотка ударной дробилки одинаков, скорость медной руды, очевидно, увеличивается с увеличением скорости подачи дробилки. Когда скорость подачи медной руды составляла 15%, а материал плиты был Cr26 со временем 3.5 с, скорость частиц медной руды была наименьшей, составив 20.97 м/с. Когда скорость подачи медной руды составляла 35%, материал молотка был 35GrMo, а время составляло 2.6 с, скорость частиц медной руды была самой высокой, которая составляла 57.09 м/с.

Когда скорость подачи медной руды составляла 15%, а материалом плиты был Cr26, а время составляло 3.5 с, скорость частиц медной руды была наименьшей и составляла 20.97 м/с. Когда скорость подачи медной руды составляла 35%, материалом молотка был 35GrMo, а время составляло 2.6 с, скорость частиц медной руды была наибольшей и составляла 57.09 м/с.

Как показано на рисунке 8, когда скорость подачи медной руды составляет 15%, 25% и 35%, вращательная кинетическая энергия медной руды различна. Когда скорость подачи медной руды была одинаковой, вращательная кинетическая энергия медной руды в дробилке, когда материал молотка был 35GrMo, была значительно выше, чем у материала молотка Cr26. Когда материал пластинчатого молотка одинаков, вращательная кинетическая энергия медной руды в дробилке, очевидно, увеличивается с увеличением скорости подачи медной руды. Когда скорость подачи медной руды составляла 15%, а материал молотка был Cr26, вращательная кинетическая энергия медной руды была наименьшей и составляла 1627.31 Дж. Когда скорость подачи медной руды составляла 35%, а материал молотка был ZG35GrMo, вращательная кинетическая энергия медной руды была наибольшей и составляла 2269.39 Дж.

Тестовая проверка

Примените лазерный анализатор размера частиц (рисунок 9) для анализа медной руды, измельченной с использованием различных молотковых материалов и с различной скоростью подачи, возьмите в качестве стандарта единичную частицу размером менее 15 мм, взвесьте вес извлеченных частиц медной руды и вес частиц медной руды размером менее 15 мм и используйте отношение δ (уравнение (5)) этих двух величин для оценки хорошего или плохого эффекта дробления.

$\дельта=\frac{м}{М}$

Где M — вес извлеченных частиц медной руды; m — лазерный анализатор размера частиц, используемый для определения веса частиц медной руды, соответствующих стандарту.

Рис.9 Лазерный анализатор размера частиц

Рис.10 Эффект дробления медной руды при различной скорости подачи и материале молота
◆—А(15%): ■—Б(15%): ▲—А(25%);
×—В(25%);*—А(35%); ●—В(35%)

Рассчитан эффект дробления ударной дробилки с различными материалами молотков и скоростью подачи одновременно, результаты показаны на рисунке 10.

Как показано на рисунке 10, при скорости подачи 15%, 25%, 35% и десяти повторных испытаниях дробящий эффект материала молотка ZG35GrMo лучше, чем у материала молотка Cr26. В том же материале молотка в той же дробилке при десяти повторных испытаниях наилучший дробящий эффект проявился при скорости подачи 35%, а наихудший дробящий эффект проявился при скорости подачи 15%. Дробилка проявилась с увеличением скорости подачи, и дробящий эффект медной руды увеличился. Результаты согласуются с результатами моделирования.

Заключение и перспективы

Скорость и кинетическая энергия вращения медной руды в дробилке, когда материал молотка был 35GrMo, были значительно выше, чем когда материал молотка был Cr26. Другими словами, эффект дробления медной руды был лучше, когда материал молотка был 35GrMo, чем когда материал молотка был Cr26.
Измените скорость подачи медной руды для проверки моделирования: в той же дробилке и том же материале молота, с увеличением скорости подачи, скорость и вращательная кинетическая энергия медной руды постепенно увеличиваются; то есть, чем сильнее удар медной руды, тем лучше эффект дробления. Среди них, максимальное значение скорости и вращательной кинетической энергии медной руды появилось при скорости подачи 35%, материал молота - 35GrMo, и его значение составляет 57.09 м/с и 2269.39 Дж.
Влияние материала молотка и скорости подачи на эффект дробления получено путем сравнения результатов моделирования и испытаний, а результаты моделирования проверены. Результаты предоставляют теоретическую основу для оптимизации молотков ударной дробилки и улучшения эффекта дробления медной руды.

предыдущий пост

Анализ и исследование материала ударных бил дробилок на основе метода дискретных элементов

Следующий пост

Плановое техническое обслуживание и анализ неисправностей ударной дробилки Metso серии NP