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本报告利用EDEM离散元仿真软件模拟大型旋回物料破碎过程,为设备的性能评估及参数优化提供系统的数据支撑。
1、Bonding模型将小颗粒通过键连接的方式形成大块物料,当大颗粒受到挤压或冲击时Bonding键断裂,大块物料分解,从而体现颗粒破碎的效果;
2、Tavares破碎模型是基于能量的计算模型,当物料所受到冲击的能量大于物料自身的破碎能时,物料被小颗粒替换,实现模拟物料的破碎过程。
Bonding模型可用于破碎、断裂等问题,模拟破碎可以体现物料破碎后的物料形状,但不便于对破碎后的物料尺寸进行统计;Tavares破碎模型目前局限于单球颗粒的仿真,无法体现物料破碎前后的形状,但可以方便快速地对物料破碎后的粒度进行统计分析。
物料与设备的材料参数是仿真中所必需的信息,仿真结果的准确性很大程度取决于所使用的材料参数。在实际工程中,物料的材料参数需要通过试验与软件虚拟校准来获得,保证仿真中的物料料性尽可能地接近真实物料。
在EDEM中创建单球颗粒并定义其粒径分布范围为520~1710mm,设置材料的接触属性并加载Tavares模型,设置物理属性和环境参数,定义运动并设置求解参数,对转速为130 rpm的初始设备参数进行验证分析,获得该工况下设备出料粒度分布,分析物料在破碎腔内部的运动轨迹、设备磨损情况和破碎功率值等。
物料的级配曲线可以直观地得出一定粒径范围内的产品质量占比。如图所示,该仿线%,结合排料量可对设备产量进行评估。
左图为0.5 s~1.8 s大粒径物料在破碎腔内的运动轨迹,物料滞留时间1.3 s,过程中物料被动锥带动进行水平运动,1.8 s时刻物料受挤压在破碎腔中部发生破碎;右图为3.6 s~4.7 s小粒径物料在破碎腔内的运动轨迹,物料滞留时间1.1s,4.7 s时刻物料受挤压在破碎腔底部动锥下沿发生破碎。
若破碎腔结构设计不合理,会导致物料无法快速进入挤压区域,滞留时间长,进而造成堵料。通过仿真能够快速验证不同设计方案的合理性。
因为大粒径物料在破碎腔中部破碎,小粒径物料在底部破碎,所以衬板磨损主要发生在挤压破碎区破碎腔中部和底部位置,在设计衬板时可针对该位置进行表面强化或优化衬板布局,从而提高衬板的耐磨性和设备使用寿命。
设备破碎功率由于所破碎的物料有多种粒径,设备为偏心摆转,导致设备破碎功率波动较大。根据线性拟合趋势线可知,该旋回用于物料破碎的平均功率约为1800KW。
图:破碎功率曲线、目前EDEM中有两种方法可以用于模拟物料破碎的过程:Bonding模型模拟破碎可体现物料破碎后的物料形状,但不便于对破碎后的物料尺寸进行统计;Tavares破碎模型目前局限于单球颗粒的仿真,无法体现物料破碎前后的形状,但可以方便快速地对物料破碎后的粒径进行统计分析‘;
2、本报告利用EDEM离散元仿真软件对旋回进行模拟仿真,运用Tavares破碎模型对其破碎效果进行验证分析,获得物料破碎后的粒度分布情况、设备磨损和破碎功率等,为旋回的性能评估和参数优化提供了数据支持;
4、此外,针对主机偏心锥体及动锥体动不平衡造成的振动,能够结合多体动力学软件分析不同偏心量对振动的影响,以调整转动部件结构,降低其振动数值;并结合有限元软件分析各零部件的固有频率,进行模态解耦,以避免共振失效风险。
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