абстрактний
Щоб проаналізувати вплив різних молоткових матеріалів на ефект дроблення ударної дробарки, було проведено стереоскопічне вимірювання ударної дробарки Kleemann MR130 і мідної руди. Модель UG ударної дробарки Kleemann MR130 була створена та імпортована в програмне забезпечення EDEM. Модель частинок мідної руди була створена для аналізу ефекту дроблення ударної дробарки матеріалу Cr26 і 35GrMo, взявши швидкість і обертальну кінетичну енергію частинок мідної руди за 2.6~3.5 с як індекси оцінки. Результати моделювання показують, що при швидкості подачі 15%, 25% і 35% швидкість і кінетична енергія обертання мідної руди в дробарці з молотковим матеріалом 35GrMo вищі, ніж у Cr26. Під тим самим матеріалом молотка зі збільшенням швидкості подачі мідної руди швидкість і кінетична енергія обертання моделі частинок мідної руди значно збільшуються; серед них максимальна швидкість частинок мідної руди становить 57.09 м/с, а максимальна кінетична енергія обертання становить 2269.39 Дж. Результати випробувань узгоджуються з результатами моделювання, які забезпечують дослідницьку основу та нову ідею для оптимізації ударної дробарки. молотів і поліпшення ефекту дроблення мідної руди.
Ударна дробарка і гранітна модель
Модель ударної дробарки
Оскільки здатність моделювання дискретного елемента програмного забезпечення EDEM є слабкою, і лише частина, яка контактує з ним, повинна бути встановлена в процесі моделювання програмного забезпечення EDEM, його тривимірна модель повинна бути спрощена. Тривимірна модель дробарки створена в програмному забезпеченні UG, а її зовнішній і внутрішній вигляд показані на рисунках 1 і 2.
Дослідження ударної дробарки на основі EDEM
Геометричний розмір і форма мідної руди є випадковими змінними, які безпосередньо впливають на її вплив на ударну плиту та кінцевий ефект дроблення. Це дослідження зосереджено на ефекті дроблення мідної руди з однаковими геометричними розмірами та формою під різними матеріалами ударної плити. Таким чином, щоб точно проаналізувати пошкодження зносу контрпластини у подрібненій внутрішній порожнині, мідна руда (рис. 3) була проаналізована на місці, і в поєднанні з відповідною літературою та даними було вказано, що мідна руда має сферичну форму у моделюванні дискретних елементів для полегшення дослідження моделювання. Він генерується як нормальний розподіл із середнім радіусом 185 мм і стандартним відхиленням 0.191.
Щільність мідної руди отримують за формулою щільності і методом дренування. Експеримент повторювався 60 разів; середній результат становив 2.793 г/см³.
Програмне моделювання
Модель контакту між мідною рудою, ударною дробаркою та мідною рудою встановлюється як вбудована модель Герца-Міндліна (без ковзання). Нормальна сила між частинками в цій моделі дорівнює:
![\[ 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 "Надано QuickLaTeX.com")
У наведеній вище формулі 
є середнім радіусом усіх частинок, 
– дальність контакту частинок і 
це середнє значення модуля пружності всіх частинок, виражене як:
![\[ \frac{1}{E^{*}}=\frac{1-\nu_{1}^{2}}{E_{1}}+\frac{1-\nu_{2}^{2}}{E_{2}} \]](https://www.qimingcasting.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-f72d91538679b7de9a74883661c57359_l3.png "Надано QuickLaTeX.com")
У формі вище,
форма — модуль пружності однієї частинки, а 
форма — це коефіцієнт Пуассона однієї частинки. The 
та 
в тому самому виразі.
Радіальна сила може бути виражена як:
![\[ F_{t}=-8G^{*} \sqrt {R^{*} \alpha \delta } \]](https://www.qimingcasting.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-0656b4e288fce5ffa0e8a8a032ac7565_l3.png "Надано QuickLaTeX.com")
У наведеній вище формулі δ – площа перекриття між взаємодіючими частинками, а 
еквівалентний модуль зсуву, який розраховується за такою формулою:
![\[ G^{*}=\frac{2-v_{1}^{2}}{G_{1}}+\frac{2-v_{2}^{2}}{G_{2}} \]](https://www.qimingcasting.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-47327f175d1f29402ef0364455b4a161_l3.png "Надано QuickLaTeX.com")
У формі G₁ і G₂ є модулями зсуву частинок 1 і 2 відповідно.
Завдяки імпорту бібліотеки матеріалів програмного забезпечення дискретного елемента та відповідної літератури на ранній стадії, глобальні параметри моделювання з матеріалом молотків ударної дробарки Cr26 і 35GrMo (решта матеріалу дробарки – сталь) встановлюються, як у таблиці 1. .
| Таблиця 1: Загальні змінні параметри матеріалів молотків ударної дробарки Cr26 і 35GrMo | ||||||
| Матеріали | Щільність/(кг/м³) | Коефіцієнт Пуассона | Модуль зсуву/Па | Коефіцієнт відновлення зіткнення (з мідною рудою) | Коефіцієнт статичного тертя (з мідною рудою) | Коефіцієнт динамічного тертя (з мідною рудою) |
| Мідна руда | 2790 | 0.2 | 3.0×10⁸ | 0.5 | 0.5 | 0.01 |
| Steel | 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 |
Модель дробарки, створену в програмному забезпеченні UG, було імпортовано в програмне забезпечення EDEM, і було визначено, що завод дробарки розташований усередині дробарки. Ротор почав обертатися у внутрішній камері дробарки зі швидкістю 3×10-⁶с. Щоб продемонструвати робочий стан ударної дробарки, установці твердих частинок наказано генерувати 400 мідних руд (швидкість подачі 25%) протягом 2-х. 5 секунд всередині дробарки, ротор припиняє обертатися через 5 секунд, і моделювання завершено в 6-ті. Нарешті, програмному забезпеченню EDEM наказано зберігати дані кожні 0.1 с для запису та виведення.
На рисунку 4 показано розподіл сили удару ударної пластини, коли час моделювання становить 3 с. Можна побачити, що сила удару ударної плити в основному зосереджена в нижній частині ударної пластини, тому можна зробити висновок, що нижня частина ударної пластини є центральною частиною подрібненої руди. Імовірність пошкодження зносу в цій частині більша, і міцність цієї частини повинна бути оптимізована в конструкції.
Результати моделювання ударної дробарки
Порівняння та дослідження результатів моделювання
Програмне забезпечення EDEM за замовчуванням визначає частинку як тверде тіло в процесі моделювання, тому воно не може моделювати процес руйнування частинки. Однак подрібнення мідної руди в дробарці досягається шляхом зіткнення з молотком, контрплитою та самою собою, тому ефект подрібнення можна досліджувати опосередковано, аналізуючи швидкість і кінетичну енергію обертання мідної руди в початковий робочий період дробарка. Використовуючи модуль постобробки даних EDEM, швидкість мідної руди та кінетичну енергію обертання в різних матеріалах молотка були отримані за періоди 2.6–3.5 с. (Cr₂₆ і 35GrMo), як показано на рисунках 5 і 6. На малюнках 5 і 6 Cr₂₆ і 35GrMo представляють молотковий матеріал Cr₂₆ і 35GrMo.
Як показано на малюнку 5, коли матеріал молота був Cr₂₆ і 35GrMo в моменти часу 2.9 с, 3.1 с і 3.3 с, швидкість мідної руди була відносно близькою. В інші моменти часу швидкість мідної руди була більшою, ніж швидкість Cr₂₆, коли матеріал молота становив 35GrMo. Тобто зміна матеріалу молота може змінити швидкість удару мідної руди.
Як показано на малюнку 6, коли матеріал молота був Cr₂₆ і 35GrMo в моменти часу 2.7 с, 2.9 с і 3.4 с, кінетична енергія обертання мідної руди була відносно близькою. В інші моменти часу кінетична енергія обертання мідної руди була більшою, ніж у Cr₂₆, коли матеріал молота був 35GrMo. Тобто зміна матеріалу молота змінила кінетичну енергію обертання, яку отримує мідна руда. Таким чином, завдяки дослідженню матеріалу пластинчастого молотка методом дискретних елементів було виявлено, що матеріал молотка дробарки був 35GrMo. На початковій стадії роботи дробарки її швидкість дроблення та кінетична енергія обертання були вищими, ніж у матеріалу молотка Cr26.
Перевірка імітаційного експерименту різних швидкостей подачі
Відповідно до етапів моделювання, усі параметри залишаються незмінними, крім швидкості подачі дробарки. Коли матеріал молота був Cr₂₆ і 35GrMo, а швидкість подачі становила 15%, 25% і 35% відповідно, були проаналізовані швидкість мідної руди та кінетична енергія обертання. Результати показані на фіг.7 і фіг.8. A(15%) представляє швидкість і обертальну енергію мідної руди, коли матеріал молота був Cr₂₆, а швидкість подачі становила 15%. B(15%) представляє швидкість і енергію обертання мідної руди. Коли матеріал молотка був 35GrMo, швидкість подачі становила 15%, а решта були такими ж.
◆—А(15%); ■—B(15%): ▲—A(25%);
×—B(25%);*—A(35%); ●—B(35%)
◆—А(15%); ■—В(15%); ▲—A(25%);
×—B(25%);*—A(35%); ●—B(35%)
Як видно з рисунка 7, коли швидкість подачі мідної руди становить 15%, 25% або 35%, швидкість мідної руди в дробарці відрізняється. Коли швидкість подачі мідної руди була однаковою, швидкість подачі мідної руди була однаковою. Коли матеріал молотка був 35GrMo, він був вищим, ніж у матеріалу молотка, яким був Cr26. Коли матеріал молотка ударної дробарки однаковий, швидкість подачі мідної руди очевидно зростає зі збільшенням швидкості подачі дробарки. Коли швидкість подачі мідної руди становила 15 %, а вага пластини становила Cr26 з часом 3.5 с, швидкість частинок мідної руди була найменшою і становила 20.97 м/с. Коли швидкість подачі мідної руди становить 35%, матеріал молотка становить 35GrMo, а час становить 2.6 с, швидкість частинок мідної руди є найвищою, яка становить 57.09 м/с.
Коли швидкість подачі мідної руди становила 15 %, а вага пластини становила Cr26 з часом 3.5 с, швидкість частинок мідної руди була найменшою і становила 20.97 м/с. Коли швидкість подачі мідної руди становить 35%, матеріал молотка становить 35GrMo, а час становить 2.6 с, швидкість частинок мідної руди є найвищою, яка становить 57.09 м/с.
Як показано на малюнку 8, коли швидкість подачі мідної руди становить 15%, 25% і 35%, кінетична енергія обертання мідної руди відрізняється. Коли швидкість подачі мідної руди була однаковою, кінетична енергія обертання мідної руди в дробарці, коли матеріал молотка був 35GrMo, була значно вищою, ніж у матеріалу молота Cr26. Коли матеріал пластинчастого молотка однаковий, кінетична енергія обертання мідної руди в дробарці очевидно зростає зі збільшенням швидкості подачі мідної руди. Коли швидкість подачі мідної руди становила 15%, а матеріалом молота був Cr26, кінетична енергія обертання мідної руди була найменшою і становила 1627.31 Дж. Коли швидкість подачі мідної руди становила 35%, а матеріалом молота був ZG35GrMo, кінетична енергія обертання мідної руди була найбільшою, 2269.39 Дж.
Тестова перевірка
Застосуйте лазерний аналізатор розміру частинок (Малюнок 9), щоб проаналізувати мідну руду, подрібнену різними молотковими матеріалами та різною швидкістю подачі, візьміть одиничний розмір частинок менше 15 мм як стандарт, зважте вагу видобутих частинок мідної руди та вагу частинок мідної руди розміром менше 15 мм і використовуйте співвідношення δ (Рівняння (5)) двох до оцінити нищівний ефект хорошого чи поганого.
![\[ \delta=\frac{m}{M} \]](https://www.qimingcasting.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-11d663da1b1399499a5ab29577fee98d_l3.png "Надано QuickLaTeX.com")
Де М - маса вилучених частинок мідної руди; m — лазерний аналізатор розміру частинок, який використовується для визначення ваги частинок мідної руди, які відповідають стандарту.
◆—A(15%): ■—B(15%): ▲—A(25%);
×—B(25%);*—A(35%); ●—B(35%)
Розраховується ефект дроблення від ударної дробарки з різними молотковими матеріалами та одночасною швидкістю подачі, а результати показані на малюнку 10.
Як показано на малюнку 10, коли швидкість подачі становить 15%, 25%, 35% і десять повторних випробувань, ефект дроблення молоткового матеріалу ZG35GrMo кращий, ніж у молоткового матеріалу Cr26. У тому самому молотковому матеріалі в тій самій дробарці, після десяти повторних випробувань, найкращий ефект дроблення виявлявся при швидкості подачі 35%, а найгірший ефект дроблення виявлявся при швидкості подачі 15%. Зі збільшенням швидкості подачі з'явилася дробарка, і ефект дроблення мідної руди збільшився. Результати узгоджуються з результатами моделювання.
Висновок і перспектива
- Швидкість і кінетична енергія обертання мідної руди в дробарці, коли матеріал молотка був 35GrMo, були значно вищими, ніж коли матеріал молотка був Cr26. Іншими словами, ефект дроблення мідної руди був кращим, коли матеріалом молота був 35GrMo, ніж коли матеріалом молота був Cr26.
- Змініть швидкість подачі мідної руди для перевірки моделювання: у тій самій дробарці та тому самому матеріалі молота зі збільшенням швидкості подачі швидкість і кінетична енергія обертання мідної руди поступово зростають; тобто вплив мідної руди чим інтенсивніший, тим кращий ефект дроблення. Серед них максимальне значення швидкості мідної руди та кінетичної енергії обертання з’явилося при швидкості подачі 35%, матеріал молотка становить 35GrMo, а його значення становить 57.09 м/с і 2269.39 Дж.
- Вплив матеріалу молотка та швидкості подачі на ефект дроблення отримують шляхом порівняння результатів моделювання та випробувань, а результати моделювання перевіряються. Результати забезпечують теоретичну основу для оптимізації молотків ударної дробарки та покращення ефекту дроблення мідної руди.
