矿山破碎粉磨系列仿真分析
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现阶段矿山设备均处于粗犷的设计阶段,没有实现精细化的工程设计。无法满足矿山作业高效清洁的要求。
主要表现在开发造成的环境问题日益严重(扬尘,噪声等);设备磨蚀严重,维护周期短;资源利用率低,作业能耗大,无法实现设备的最大效率;无法保证产品的质量及准确性。
这些问题的存在大大制约了矿业作业的产能,同时增加了生产的投入和维护资金。
EDEM仿真技术能够对几乎所有固体散体物料与相关处理设备进行模拟仿真,对于破碎设备设计,用户能够通过仿真来:
1. 预测破碎机对特定物料的破碎效果(粒径分布、破碎比等);
2. 计算衬板的磨损并对维修期进行预估;
3. 计算破碎所需功率;
4. 了解设备最大处理量;
5. 了解物料对设备的作用力大小等。
下图为制砂工艺流程:
下面就部分主要矿山设备:
1. 转运站,2. 颚式破碎机,3. 重锤式破碎机,4. 辊压式破碎机,5. 反击式破碎机,
6. 立轴式破碎机,7. 圆锥式破碎机,8. 球磨机,9. 筛分机
基于EDEM离散元仿真技术进行分析。
矿山设备-转载点
1. 转运站
散料输运转运站作为矿山设备的重要组成部分,在传统设计中具有很大的局限性,极易出现故障。
基于EDEM离散元仿真技术,根据不同物料特性及设备结构,对转运站的磨损、皮带跑偏、洒料、挂料、堵塞、扬尘等常见问题进行分析。以下为原始方案及优化方案的整体效果仿真图:
矿山设备-破碎机
2. 颚式破碎机
颚式破碎机具有破碎比大,产品粒度均匀,结构简单,工作可靠,维修简便,运营费用经济等优点。破碎抗压强度不超过320MPa的物料,是初级破碎首选设备。
通过EDEM仿真分析,评估设备对不同物料破碎性能及设备产量,识别磨损区域,根据磨损情况,对设备寿命进行评估优化,提高设备耐磨性能和使用寿命。
3. 重锤式破碎机
重锤式破碎机去掉了颚式机的初破过程,成为大小物料一次完成破碎的新机型,该机破碎的石料,不但规格全,而且均匀清晰,是老式颚破机和板锤破的替代产品,具有结构简单,破碎比大,生产效率高等特点,可做干、湿两种形式破碎。
通过EDEM-MBD耦合分析,评估破碎性能及设备产量,识别设备不同区域磨损情况,优化设备结构及衬板更换周期。

4. 辊压式破碎机
辊式破碎机适用于石灰石,炉渣,焦炭,煤等物料的中碎,细碎作业。
通过EDEM仿真,评估破碎机破碎效果及产品质量,结合破碎效果,可对弹簧(或液压机构)刚度阻尼特性进行调节。此外,识别设备各区域磨损情况,从而预估维修或更换周期,对相应的结构进行优化,防止局部磨损严重,导致设备性能降低。
5. 反击式破碎机
主要用于冶金、化工、建材、水电等经常需要搬迁作业的物料加工,特别是用于高速公路、铁路、水电工程等流动性石料的破碎作业,
反击式破碎机能处理边长100-500mm物料,使用物料硬度范围更广,具有破碎比大,破碎后物料呈正方体颗粒等优点。
反击式破碎机主要用于破碎中等硬度及以下的各种物料。基于模拟仿真分析给料量、转子转速、转子结构、反击板夹角等对产量和级配的综合影响,并对不同结构的破碎效果进行对比分析。
针对反击式破碎机的结构优化分析通常会关注:
1. 给料量:给料量较小时,破碎腔内部物料少,物料与板锤和反击板能以最大速度撞击,破碎效果较好;随着给料量增大,物料间存在碰撞,导致碰撞能量损失,破碎效率下降;随着给料量的继续增大,物料与物料、物料与设备的碰撞反弹次数增多,破碎效率进一步提高;当给料量达到一定值时,有些物料只与物料碰撞或者与设备碰撞机会减小,导致其获得的能量少,整体破碎效果有所下降。
2. 转子转速:不同的转子转速对破碎效果和生产效率都会产生影响。一般来说,转子转速越快,破碎效果越好,但同时也会增加能耗和磨损。
3. 转子结构:转子结构是反击式破碎机中最关键的部分,其主要组成成分为板锤、旋转轴等,其结构的不同会直接影响到破碎效果和生产效率。不同的转子结构会对颗粒的形状和粒度产生不同的影响。
4. 反击板夹角:反击板夹角是指反击式破碎机中反击板与转子之间的夹角。通常来讲反击板夹角越小,颗粒的粒度越细,但是这也会相对应增加反击板数量从而增加成本。
6. 立轴式破碎机
通过对立轴破模拟仿真,分析破碎腔结构、转子结构、导料板角度、抛头安装角等因素对制砂产量、制砂效果、制砂能耗以及设备寿命的综合影响,为优化制砂机结构提供依据,从而实现从源头的增产、提质和降耗。
弧形导料板比直线型导流板能形成更厚的料层,有效降低导料板的磨损。
另外,用户可以对转子导料板安装角、抛头安装角、分料锥角度等参数,分析这些参数对破碎效率、功率、设备磨损的影响,实现结构的优化,提高设备性能。
7. 圆锥式破碎机
圆锥破碎机常用于矿山和建材的二级破碎,其主要作用是将原料通过摩擦和碰撞破碎成所需粒度的颗粒。由于破碎物料的粒径、硬度不同,导致设备功率波动较大。通过模拟仿真,分析料层厚度、动锥摆速、摆动行程、啮角大小等因素对设备产量、出料级配、设备能耗的综合影响,对比不同结构下圆锥破的整体作业性能。
8. 球磨机
通常是在其他破碎机破碎后,在转入球磨机中进行研磨。其主要作用是通过介质与磨料的摩擦和碰撞,将原料研磨成所需粒度的颗粒。通过对球磨机运行状态进行模拟仿真,考虑料球比、钢球直径、筒体转速、衬板型式、篦板间距等对研磨效果、设备能耗、部件磨损、振动噪声的综合影响。
9. 筛分机
分析振动对颗粒运动的影响
计算筛分效率
粒度分布对效率的影响
评估机械磨损水平的相关性
允许的最大进给量
与有限元结合分析结构特性