Abstrakt
För att analysera påverkan av olika hammarmaterial på slagkrossens krosseffekt utfördes den stereoskopiska mätningen av Kleemann MR130 slagkross och kopparmalm. UG-modellen av Kleemann MR130 slagkross etablerades och importerades till EDEM programvara. Modellen av kopparmalmspartiklar etablerades för att analysera krosseffekten av slagkrosshammarmaterial Cr26 och 35GrMo, med hastigheten och rotationskinetisk energi för kopparmalmpartiklar i 2.6~3.5 s som utvärderingsindex. Simuleringsresultaten visar att när matningshastigheten är 15 %, 25 % och 35 % är hastigheten och den kinetiska rotationsenergin för kopparmalm i krossen med hammarmaterialet på 35GrMo högre än för Cr26. Under samma hammarmaterial, med ökningen av kopparmalmsmatningshastigheten, ökar hastigheten och rotationskinetisk energi för kopparmalmpartikelmodellen avsevärt; bland dessa är den maximala hastigheten för kopparmalmpartiklar 57.09 m/s, och den maximala rotationskinetiska energin är 2269.39 J. Testresultaten överensstämmer med simuleringsresultaten, som ger en forskningsbas och en ny idé för att optimera slagkrossens hammare och förbättra kopparmalmens krosseffekt.
Slagkross och granitmodell
Slagkrossmodell
Eftersom modelleringsförmågan hos diskreta elementprogramvara EDEM är svag och endast den del som är i kontakt med den behöver etableras i simuleringsprocessen för EDEM-programvara, bör dess tredimensionella modell förenklas. Den tredimensionella modellen av krossen är etablerad i UG-mjukvaran, och dess exteriör och interiör visas i figur 1 och figur 2.
Forskning om slagkross baserad på EDEM
Kopparmalmens geometriska storlek och form är slumpmässiga variabler som direkt påverkar dess påverkan på slagplattan och den slutliga krosseffekten. Denna studie fokuserar på krosseffekten av kopparmalm med samma geometriska storlek och form under olika slagplattor. Därför analyserades kopparmalmen (FIG. 3) på plats för att noggrant analysera slitagefelet hos motplattan i den krossade inre håligheten, och i kombination med relevant litteratur och data beordrades kopparmalmen att vara sfärisk i diskret elementsimulering för att underlätta simuleringsforskning. Den genereras som en normalfördelning med en medelradie på 185 mm och en standardavvikelse på 0.191.
Densiteten av kopparmalm erhålls genom densitetsformeln och dräneringsmetoden. Experimentet upprepades 60 gånger; medelresultatet var 2.793 g/cm³.
Simulering av programvara
Kontaktmodellen mellan kopparmalm, slagkross och kopparmalm är inställd som Hertz-Mindlin (ingen slip) inbyggd. Normalkraften mellan partiklar i denna modell är:
![\[ 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 "Tillhandahålls av QuickLaTeX.com")
I ovanstående formel, 
är medelvärdet av radien för alla partiklar, 
är kontaktområdet för partiklar och 
är medelvärdet av elasticitetsmodulen för alla partiklar, uttryckt som:
![\[ \frac{1}{E^{*}}=\frac{1-\nu_{1}^{2}}{E_{1}}+\frac{1-\nu_{2}^{2}}{E_{2}} \]](https://www.qimingcasting.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-f72d91538679b7de9a74883661c57359_l3.png "Tillhandahålls av QuickLaTeX.com")
I formuläret ovan,
form är elasticitetsmodulen för en partikel, och 
form är Poissons förhållande av en partikel. De 
och 
i samma uttryck.
Radiell kraft kan uttryckas som:
![\[ F_{t}=-8G^{*} \sqrt {R^{*} \alpha \delta } \]](https://www.qimingcasting.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-0656b4e288fce5ffa0e8a8a032ac7565_l3.png "Tillhandahålls av QuickLaTeX.com")
I ovanstående formel, δ är området för överlappning mellan interagerande partiklar, och 
är den ekvivalenta skjuvmodulen beräknad med följande formel:
![\[ G^{*}=\frac{2-v_{1}^{2}}{G_{1}}+\frac{2-v_{2}^{2}}{G_{2}} \]](https://www.qimingcasting.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-47327f175d1f29402ef0364455b4a161_l3.png "Tillhandahålls av QuickLaTeX.com")
I formen är G^ och G1 skjuvmodulen för partiklarna 2 respektive XNUMX.
Genom att importera materialbiblioteket för den diskreta elementmjukvaran och relaterad litteratur i ett tidigt skede, ställs de globala parametrarna för simuleringen med slagkrosshammarmaterialet av Cr26 och 35GrMo (resten av krossmaterialet är stål) som i Tabell 1 .
| Tabell 1: De globala variabla parametrarna för slagkrossen hammar material Cr26 och 35GrMo | ||||||
| material | Densitet/(kg/m³) | Poissons förhållande | Skjuvmodul/Pa | Kollisionsåtervinningsfaktor (med kopparmalm) | Statisk friktionskoefficient (med kopparmalm) | Dynamisk friktionskoefficient (med kopparmalm) |
| Kopparmalm | 2790 | 0.2 | 3.0×10⁸ | 0.5 | 0.5 | 0.01 |
| Stål | 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 |
| 35GrMo | 2640 | 0.29 | 5.0×10⁷ | 0.2 | 0.5 | 0.01 |
Krossmodellen skapad i UG-mjukvaran importerades till EDEM-mjukvaran och partikelanläggningen definierades som placerad inuti krossen. Rotorn började rotera i krossens inre kammare med 3×10-⁶s. För att visa slagkrossens arbetstillstånd beordras partikelanläggningen att generera 400 kopparmalmer (matningshastighet 25 %) på 2:a.5s inuti krossen, rotorn slutar rotera på 5:elarna och simuleringen avslutas i 6:or. Slutligen beordras EDEM-mjukvaran att spara data var 0.1s för inspelning och utmatning.
Figur 4 visar slagkraftsfördelningen för slagplattan när simuleringstiden är 3s. Det kan ses att slagplattans slagkraft huvudsakligen är koncentrerad till den nedre delen av slagplattan, så man kan dra slutsatsen att den nedre delen av slagplattan är den centrala delen av den krossade malmen. Risken för slitagebrott i denna del är större och hållfastheten hos denna del bör optimeras i designen.
Simuleringsresultat av slagkross
Jämförelse och forskning av simuleringsresultat
EDEM-programvaran förinställer partikeln som en stel kropp i simuleringsprocessen, så den kan inte simulera processen för partikelbrott. Men krossningen av kopparmalm i krossen uppnås genom att man kolliderar med hammaren, motplattan och sig själv, så krossningseffekten kan undersökas indirekt genom att analysera hastigheten och rotationskinetiska energin hos kopparmalmen under den initiala arbetsperioden. krossen. Med hjälp av EDEM-dataefterbehandlingsmodulen härleddes kopparmalms hastighet och rotationskinetiska energi i olika hammarmaterial för perioder på 2.6~3.5s. (Cr35 och 5GrMo), såsom visas i figur 6 och figur 5. I figur 6 och 35 representerade Cr35 och XNUMXGrMo hammarmaterialet av CrXNUMX och XNUMXGrMo.
Såsom visas i figur 5, när hammarmaterialet var Cr35 och 2.9GrMo vid tidpunkterna 3.1 s, 3.3 s och 35 s, var hastigheten för kopparmalmen relativt nära. Vid andra tidpunkter verkade hastigheten för kopparmalm vara större än den för Cr₂XNUMX när hammarmaterialet var XNUMXGrMo. Det vill säga att byte av hammarmaterialet kan ändra slaghastigheten för kopparmalm.
Såsom visas i figur 6, när hammarmaterialet var Cr35 och 2.7GrMo vid 2.9s, 3.4s och 35s tidpunkter, var den rotationskinetiska energin hos kopparmalmen relativt nära. Vid andra tidpunkter var den kinetiska rotationsenergin för kopparmalm större än den för Cr35 när hammarmaterialet var 26GrMo. Det vill säga att byte av hammarmaterialet ändrade den rotationskinetiska energin som kopparmalmen tar emot. Därför, genom studiet av plåthammarmaterial med diskret elementmetod, fann man att krosshammarmaterialet var XNUMXGrMo. Vid det inledande arbetsskedet av krossen var dess krosshastighet och rotationskinetiska energi högre än hammarmaterialets som CrXNUMX.
Simuleringsexperiment verifiering av olika matningshastigheter
Enligt simuleringsstegen förblir alla parametrar oförändrade förutom krossens matningshastighet. När hammarmaterialet var Cr35 och 15GrMo, och matningshastigheten var 25%, 35% respektive 7%, analyserades kopparmalms hastighet och rotationskinetiska energi. Resultaten visas i Fig. 8 och Fig. 15. A(15%) representerade kopparmalms hastighet och rotationsenergi när hammarmaterialet var Cr15, och matningshastigheten var 35%. B(15%) representerade kopparmalms hastighet och rotationsenergi. När hammarmaterialet var XNUMXGrMo var matningshastigheten XNUMX% och resten var densamma.
◆—A(15%); ■—B(15%): ▲—A(25%);
×—B(25%);*—A(35%); ●—B(35%)
◆—A(15%); ■—B(15%); ▲—A(25%);
×—B(25%);*—A(35%); ●—B(35%)
Som framgår av figur 7, när matningshastigheten för kopparmalm är 15 %, 25 % eller 35 %, är hastigheten för kopparmalm i krossen annorlunda. När kopparmalms matningshastighet var densamma, var hastigheten för kopparmalm likaså. När hammarmaterialet var 35GrMo, var det högre än hammarmaterialet, som var Cr26. När slagkrosshammarens material är detsamma ökar kopparmalmens hastighet uppenbarligen med ökningen av krossens matningshastighet. När matningshastigheten för kopparmalm var 15 % och plåtviktens material var Cr26 med en tid av 3.5 s, var partikelhastigheten för kopparmalm den minsta, 20.97 m/s. När kopparmalms matningshastighet är 35 %, hammarmaterialet är 35GrMo, och tiden är 2.6 s, är hastigheten för kopparmalmspartiklar den högsta, vilket är 57.09m/s.
När matningshastigheten för kopparmalm var 15 % och plåtviktens material var Cr26 med en tid av 3.5 s, var partikelhastigheten för kopparmalm den minsta, 20.97 m/s. När kopparmalms matningshastighet är 35 %, hammarmaterialet är 35GrMo, och tiden är 2.6 s, är hastigheten för kopparmalmspartiklar den högsta, vilket är 57.09m/s.
Såsom visas i figur 8, när matningshastigheten för kopparmalm är 15 %, 25 % och 35 %, är den kinetiska rotationsenergin för kopparmalm annorlunda. När kopparmalmens matningshastighet var densamma var den rotationskinetiska energin för kopparmalmen i krossen när hammarmaterialet var 35GrMo signifikant högre än hammarmaterialet Cr26. När plåthammarmaterialet är detsamma ökar den rotationskinetiska energin för kopparmalmen i krossen uppenbarligen med ökningen av kopparmalmens matningshastighet. När kopparmalms matningshastighet var 15 % och hammarmaterialet var Cr26, var den rotationskinetiska energin för kopparmalm den minsta, som var 1627.31J. När kopparmalms matningshastighet var 35 % och hammarmaterialet var ZG35GrMo, var den rotationskinetiska energin för kopparmalm störst, 2269.39J.
Testverifiering
Använd laserpartikelstorleksanalysatorn (Figur 9) för att analysera kopparmalmen som krossats med olika hammarmaterial och olika matningshastigheter, ta den enskilda partikelstorleken mindre än 15 mm som standard, väg upp vikten av de extraherade kopparmalmpartiklarna och vikten av kopparmalmpartiklarna med en storlek mindre än 15 mm och använd förhållandet δ (Ekv. (5)) av de två för att utvärdera förkrossande effekt av bra eller dåliga.
![\[ \delta=\frac{m}{M} \]](https://www.qimingcasting.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-11d663da1b1399499a5ab29577fee98d_l3.png "Tillhandahålls av QuickLaTeX.com")
där M är vikten av extraherade kopparmalmpartiklar; m är laserpartikelstorleksanalysatorn som används för att detektera vikten av kopparmalmpartiklar som uppfyller standarden.
◆—A(15%): ■—B(15%): ▲—A(25%);
×—B(25%);*—A(35%); ●—B(35%)
Krossningseffekten av slagkrossen med olika hammarmaterial och matningshastighet beräknas samtidigt, och resultaten visas i figur 10.
Som visas i figur 10, när matningshastigheten är 15 %, 25 %, 35 % och tio upprepade tester, är krosseffekten av hammarmaterialet ZG35GrMo bättre än hammarmaterialet Cr26. I samma hammarmaterial i samma kross, med tio upprepade tester, uppträdde den bästa krosseffekten vid matningshastigheten 35 % och den sämsta krosseffekten uppträdde vid matningshastigheten 15 %. Krossen dök upp med ökningen av matningshastigheten, och krossningseffekten av kopparmalm ökade. Resultaten överensstämmer med simuleringsresultaten.
Slutsats och utsikter
- Hastigheten och rotationskinetiska energin för kopparmalm i krossen när hammarmaterialet var 35GrMo var betydligt högre än när hammarmaterialet var Cr26. Krossningseffekten av kopparmalm var med andra ord bättre när hammarmaterialet var 35GrMo än när hammarmaterialet var Cr26.
- Ändra matningshastigheten för kopparmalm för simuleringsverifiering: i samma kross och samma material av hammare, med ökningen av matningshastigheten, ökar hastigheten och rotationskinetisk energi för kopparmalm gradvis; det vill säga att kopparmalms påverkan är mer och mer intensiv, ju bättre krosseffekt. Bland dem dök det maximala värdet av kopparmalms hastighet och rotationskinetiska energi upp i matningshastigheten på 35%, hammarmaterialet är 35GrMo och dess värde är 57.09m/s och 2269.39J.
- Effekten av hammarmaterial och matningshastighet på krosseffekten erhålls genom att jämföra simulerings- och testresultat, och simuleringsresultaten verifieras. Resultaten ger en teoretisk grund för att optimera slagkrossens hammare och förbättra kopparmalmens krosseffekt.
