本發(fā)明涉及礦物加工工程，尤其是涉及一種半自磨機(jī)筒體等壽命襯板設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)：

1、半自磨機(jī)襯板起到提升物料和磨礦介質(zhì)以及保護(hù)半自磨機(jī)筒體不受物料和磨礦介質(zhì)的沖擊影響的作用。半自磨機(jī)工作時(shí)，其襯板受到物料和磨礦介質(zhì)的磨損和沖擊作用，需要定期停機(jī)檢查、更換襯板，避免襯板磨穿。半自磨機(jī)襯板更換以及半自磨機(jī)非計(jì)劃內(nèi)停機(jī)對(duì)選礦廠的生產(chǎn)效率產(chǎn)生較大影響，提高襯板壽命，對(duì)于提高選礦廠效益具有重要意義。

2、現(xiàn)有技術(shù)中，選礦工作者主要通過(guò)使用耐磨材料和選用合理的襯板結(jié)構(gòu)參數(shù)的方法從而提高襯板壽命，這兩種方法一定程度上提高了襯板壽命。但是，半自磨機(jī)實(shí)際工作過(guò)程中，由于進(jìn)出料兩端的端襯板的存在，物料以及磨礦介質(zhì)沿著筒體襯板軸向方向分布不均勻，導(dǎo)致物料和磨礦介質(zhì)對(duì)于筒體襯板的磨損效果不同，使得襯板沿著軸向方向磨損不均勻，最終導(dǎo)致襯板局部過(guò)度磨損而失效。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種半自磨機(jī)筒體等壽命襯板設(shè)計(jì)方法，降低半自磨機(jī)襯板軸向磨損不均勻程度，在不顯著增加襯板質(zhì)量情況下，延長(zhǎng)襯板整體壽命，提高襯板鋼材利用率，提高選礦作業(yè)效率，降低選礦成本。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種半自磨機(jī)筒體等壽命襯板設(shè)計(jì)方法，包括以下步驟：

3、s1、通過(guò)單軸壓縮試驗(yàn)、排水法和應(yīng)變測(cè)試系統(tǒng)獲得礦石、襯板以及鋼球的力學(xué)性能，其中，力學(xué)性能包括彈性模量、剪切模量、密度和泊松比；

4、s2、使用落重破碎設(shè)備對(duì)礦石進(jìn)行單顆粒破碎實(shí)驗(yàn)，獲得破碎特性參數(shù)，其中，破碎特性參數(shù)包括損傷累計(jì)常數(shù)、擬合參數(shù)、斷裂能標(biāo)準(zhǔn)差、最小破碎尺寸、最小碰撞能量、切向能量占比；

5、s3、采用斜板法試驗(yàn)、圓筒提升試驗(yàn)和落石碰撞試驗(yàn)獲得接觸系數(shù)，其中，接觸系數(shù)包括靜摩擦系數(shù)、滾動(dòng)摩擦系數(shù)和恢復(fù)系數(shù)；

6、s4、使用solidworks軟件建立半自磨機(jī)整機(jī)三維實(shí)體模型，并且沿軸向方向?qū)ν搀w襯板進(jìn)行區(qū)域劃分；

7、s5、將每個(gè)區(qū)域襯板按照徑向方向，進(jìn)行區(qū)域劃分，建立離散元仿真模型；

8、s6、確定半自磨機(jī)的正常運(yùn)行狀態(tài)及參數(shù)；

9、s7、對(duì)半自磨機(jī)給礦進(jìn)行粒度篩析，確定給礦的礦石介質(zhì)粒級(jí)分布；

10、s8、將s1、s2、s3中得到的礦石、鋼球以及襯板力學(xué)性能、破碎特性參數(shù)和接觸參數(shù)，輸入到離散元軟件中，使用tavares破碎模型建立礦石破碎模型、介質(zhì)顆粒模型和離散元接觸模型，將離散元仿真模型導(dǎo)入到離散元軟件中；

11、s9、基于離散元法，使用archard磨損模型，進(jìn)行離散元模擬仿真，根據(jù)劃分的沿軸向方向區(qū)域，獲得襯板軸向磨損體積量；根據(jù)劃分的沿徑向方向區(qū)域，獲得不同軸向區(qū)域襯板的徑向區(qū)域磨損體積量；

12、s10、根據(jù)獲得的軸向磨損體積量，重新分配襯板軸向方向體積；

13、s11、根據(jù)徑向區(qū)域的襯板磨損體積量及重新分配后各個(gè)區(qū)域的襯板體積，重新分配各個(gè)徑向區(qū)域的襯板體積；

14、s12、根據(jù)不同區(qū)域的襯板體積，設(shè)計(jì)出等壽命襯板。

15、優(yōu)選的，在s4中，半自磨機(jī)整機(jī)三維實(shí)體模型包括：進(jìn)料小車(chē)、導(dǎo)料槽、進(jìn)料端蓋、筒體襯板、出料蓋端、提升器，進(jìn)料小車(chē)用于模擬半自磨機(jī)給料過(guò)程，進(jìn)料端蓋用于模擬半自磨機(jī)進(jìn)料過(guò)程，筒體襯板用于模擬半自磨機(jī)破碎礦石過(guò)程，出料端蓋及提升器用于模擬半自磨機(jī)排料過(guò)程。

16、優(yōu)選的，在s6中，半自磨機(jī)正常運(yùn)行狀態(tài)及參數(shù)包括：半自磨機(jī)轉(zhuǎn)速、綜合填充率、礦石填充率、鋼球填充率。

17、優(yōu)選的，在s7中，對(duì)半自磨機(jī)給礦進(jìn)行粒度篩析，根據(jù)給礦的礦石介質(zhì)尺寸定義不同粒度名稱，獲得不同粒度的產(chǎn)率和累計(jì)產(chǎn)率。

18、優(yōu)選的，在s8中，離散元軟件為edem軟件，根據(jù)半自磨機(jī)運(yùn)行狀態(tài)及參數(shù)，設(shè)定轉(zhuǎn)速率、綜合填充率、礦石填充率、鋼球填充率；根據(jù)礦石粒級(jí)分布情況，設(shè)置進(jìn)料速率和進(jìn)料粒徑。

19、優(yōu)選的，在s9中，archard磨損模型中的磨損體積計(jì)算公式為：

20、q＝wfns

21、其中，q為體積磨損量，w為磨損常數(shù)，fn為法向力，s為切向位移。

22、優(yōu)選的，在s10中，重新分配襯板軸向方向體積，分配公式如下；

23、

24、其中，n為軸向劃分區(qū)域的數(shù)量，vi為重新分配后各個(gè)襯板體積，vinitial為初始襯板總體積，c為重新設(shè)計(jì)后的襯板相對(duì)于初始襯板的質(zhì)量比值，其中vi滿足下式：

25、

26、其中，li為區(qū)域i的長(zhǎng)度，qi為區(qū)域i軸向體積磨損量。

27、優(yōu)選的，在s11中，重新分配各個(gè)徑向區(qū)域的襯板體積，分配公式如下：

28、

29、其中，t為徑向劃分區(qū)域的數(shù)量，vs為第s個(gè)軸向區(qū)域的體積，為重新分配后第s個(gè)軸向區(qū)域的第i個(gè)徑向區(qū)域的體積，其中滿足下式：

30、

31、其中，為第s個(gè)軸向區(qū)域的第i個(gè)徑向區(qū)域的磨損體積量。

32、因此，本發(fā)明采用上述一種半自磨機(jī)筒體等壽命襯板設(shè)計(jì)方法，有益效果如下：

33、(1)本發(fā)明在不顯著增加襯板質(zhì)量情況下，延長(zhǎng)襯板整體壽命。

34、(2)本發(fā)明提高襯板鋼材利用率，提高選礦作業(yè)效率，降低選礦成本。

技術(shù)特征：

1.一種半自磨機(jī)筒體等壽命襯板設(shè)計(jì)方法，其特征在于：包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種半自磨機(jī)筒體等壽命襯板設(shè)計(jì)方法，其特征在于：在s4中，半自磨機(jī)整機(jī)三維實(shí)體模型包括：進(jìn)料小車(chē)、導(dǎo)料槽、進(jìn)料端蓋、筒體襯板、出料蓋端、提升器，進(jìn)料小車(chē)用于模擬半自磨機(jī)給料過(guò)程，進(jìn)料端蓋用于模擬半自磨機(jī)進(jìn)料過(guò)程，筒體襯板用于模擬半自磨機(jī)破碎礦石過(guò)程，出料端蓋及提升器用于模擬半自磨機(jī)排料過(guò)程。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種半自磨機(jī)筒體等壽命襯板設(shè)計(jì)方法，其特征在于：在s6中，半自磨機(jī)正常運(yùn)行狀態(tài)及參數(shù)包括：半自磨機(jī)轉(zhuǎn)速、綜合填充率、礦石填充率、鋼球填充率。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種半自磨機(jī)筒體等壽命襯板設(shè)計(jì)方法，其特征在于：在s7中，對(duì)半自磨機(jī)給礦進(jìn)行粒度篩析，根據(jù)給礦的礦石介質(zhì)尺寸，定義不同粒度名稱，獲得不同粒度的產(chǎn)率和累計(jì)產(chǎn)率。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種半自磨機(jī)筒體等壽命襯板設(shè)計(jì)方法，其特征在于：在s8中，離散元軟件為edem軟件，根據(jù)半自磨機(jī)運(yùn)行狀態(tài)及參數(shù)，設(shè)定轉(zhuǎn)速率、綜合填充率、礦石填充率、鋼球填充率；根據(jù)礦石粒級(jí)分布情況，設(shè)置進(jìn)料速率和進(jìn)料粒徑。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種半自磨機(jī)筒體等壽命襯板設(shè)計(jì)方法，其特征在于：在s9中，archard磨損模型中的磨損體積計(jì)算公式為：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種半自磨機(jī)筒體等壽命襯板設(shè)計(jì)方法，其特征在于：在

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種半自磨機(jī)筒體等壽命襯板設(shè)計(jì)方法，其特征在于：在s11中，各個(gè)徑向區(qū)域的襯板體積，分配公式如下：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種半自磨機(jī)筒體等壽命襯板設(shè)計(jì)方法，包括以下步驟：對(duì)礦石、鋼球和襯板進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試和破碎實(shí)驗(yàn)，獲得對(duì)應(yīng)的力學(xué)性能、破碎特性參數(shù)；基于離散元法，使用Tavares破碎模型，建立礦石破碎模型、介質(zhì)顆粒模型；使用SOLIDWORKS軟件建立半自磨機(jī)三維模型，沿軸向和徑向方向?qū)Π胱阅C(jī)筒體襯板進(jìn)行區(qū)域劃分；使用Archard磨損模型，獲得軸向和徑向方向不同區(qū)域的磨損體積量，并基于仿真的磨損體積量重新分配各個(gè)區(qū)域襯板體積，設(shè)計(jì)出等壽命襯板。本發(fā)明采用上述一種半自磨機(jī)筒體等壽命襯板設(shè)計(jì)方法，降低半自磨機(jī)襯板軸向磨損不均勻程度，延長(zhǎng)襯板整體壽命，提高襯板鋼材利用率，提高半自磨機(jī)工作效率，降低選礦成本。

技術(shù)研發(fā)人員：吳萬(wàn)榮,王玉誠(chéng),田廣天,邱秉暉,鮑銘
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中南大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6