Máy nghiền cỡ than, còn được gọi là máy nghiền con lăn, chủ yếu được sử dụng để nghiền vật liệu thông qua hai con lăn. Mỗi con lăn được điều khiển bởi một động cơ riêng biệt và động cơ dẫn động ròng rọc đai khi làm việc, sao cho hai con lăn quay tương đối. Tại thời điểm này, vật liệu được thêm vào từ cổng cấp liệu giữa hai con lăn và vật liệu được đưa vào giữa hai con lăn nhờ lực ma sát và răng của con lăn, vật liệu này bị nghiền nát và thải ra. Máy nghiền cỡ than chủ yếu được sử dụng cho hoạt động nghiền vừa và mịn các loại quặng có độ cứng-trung bình. Răng cuộn của máy nghiền bị ảnh hưởng bởi các lực toàn diện như tác động của vật liệu và trọng lượng chết khi sử dụng nên rất dễ bị mòn. Việc mòn răng cuộn không chỉ ảnh hưởng đến hiệu quả làm việc mà còn gây hại cho chính máy nghiền. Trong quá trình gia công và sản xuất, tỷ lệ ăn khớp giữa răng con lăn và bề mặt tiếp xúc của thân con lăn phải đạt trên 90%, đây là một tỷ lệ khó khớp. Một khi độ mòn xuất hiện với khe hở phù hợp, độ mòn sẽ tăng thêm dưới sự ăn mòn liên tục của vật liệu, do đó máy nghiền ở trạng thái nguy hiểm tiềm ẩn. Đồng thời, sự mài mòn sẽ dẫn đến chấn thương thân cuộn, nứt răng cuộn, rơi cục bộ, biến dạng hoặc gãy bu lông buộc chặt, khó tháo rời khi thay răng cuộn lần nữa. Có thể thấy rằng răng của cuộn nghiền là bộ phận chính dễ mòn và mức tiêu hao lớn. Do đó, vật liệu q345 được chọn để thực hiện phân tích ứng suất phần tử hữu hạn trên một loại cuộn nghiền nhất định. Vật liệu nghiền là đá granit, có cường độ nén là 100mpa Nhỏ hơn hoặc bằng Nhỏ hơn hoặc bằng 250mpa và giới hạn trên 250mpa của nó được áp dụng cho rãnh của cuộn nghiền để tải. Việc lựa chọn răng cuộn có khả năng chống mài mòn tốt là rất quan trọng để nâng cao hiệu quả làm việc của máy nghiền cuộn. Vật liệu phải được lựa chọn hợp lý theo kích thước của răng cuộn và đặc tính của vật liệu cần nghiền để tối đa hóa hiệu suất và tiềm năng của các vật liệu chống mài mòn khác nhau, cải thiện tuổi thọ sử dụng của chúng và giảm mức tiêu thụ vật liệu.
Bài viết này chủ yếu thảo luận về việc lựa chọn vật liệumáy nghiền cỡ thancon lăn và thể hiện tính hợp lý của việc lựa chọn vật liệu thông qua phân tích lực phần tử hữu hạn. Thép cường độ cao hợp kim thấp thông thường là sự lựa chọn trong thiết kế và sản xuất máy cắt cuộn. Thép cường độ cao-hợp kim cao-thông thường là một loại thép hợp kim thấp-thông thường có chứa một lượng nhỏ các nguyên tố hợp kim (trong hầu hết các trường hợp, tổng lượng không quá 3%), cường độ tương đối cao, hiệu suất toàn diện tương đối tốt và có khả năng chống ăn mòn, chống mài mòn, chịu nhiệt độ thấp và hiệu suất gia công, hiệu suất hàn tốt hơn. Trong điều kiện tiết kiệm được nhiều nguyên tố hợp kim khan hiếm (chẳng hạn như niken và crom), thông thường, thép hợp kim thấp-thông thường 1t có thể được sử dụng trên thép cacbon từ 1,2 tấn đến 1,3 tấn, tuổi thọ và phạm vi sử dụng của nó dài hơn nhiều so với thép cacbon. Bảng 1 thể hiện thành phần hóa học của thép hợp kim thấp thông thường. Bảng 2 cho thấy các tính chất cơ học chính của máy nghiền thép hợp kim thấp.
Chương trình là phần mềm phần tử hữu hạn abaqus. Do cấu trúc cuộn nghiền được đúc tổng thể nên trong quá trình phân tích và tính toán, toàn bộ cuộn nghiền là một vật liệu liên tục, đồng nhất, có mật độ ρ, mô đun đàn hồi e và tỷ lệ poisson: Giống nhau, tức là khi vật liệu là thép hợp kim thấp q345.
Để phân tích ứng suất phần tử hữu hạn của con lăn máy nghiền cỡ than, mô hình phần tử hữu hạn của con lăn máy nghiền lần đầu tiên được thiết lập trong môi trường abaqus/cae. Loại phần tử của máy nghiền là c3d4, số phần tử là 96126 và số nút là 18661 sau khi chia lưới. Khi các điều kiện biên được thiết lập, tất cả các ràng buộc ngoại trừ chuyển động quay quanh trục trung tâm sẽ được áp dụng cho lỗ bên trong của trục lăn răng. Trong quá trình tải, tải trọng giới hạn của vật liệu nghiền (giả sử bề mặt răng chịu áp lực phân bố đồng đều của vật liệu) tác dụng lên bề mặt của cuộn răng và kích thước là 250mpa. Sau các bước trên, độ biến dạng và ứng suất trong quá trình làm việc của cuộn răng máy nghiền thu được bằng cách giải bài toán bằng abaqus, và ứng suất kết cấu tĩnh được thể hiện trong hình 3. Có thể thấy từ hình 3 rằng giá trị ứng suất tối đa là 403mpa khi áp suất đồng đều 250 mpa tác dụng lên bề mặt của răng con lăn nghiền, lớn hơn giá trị giới hạn chảy của thép q345. Tuy nhiên, giá trị lớn nhất nằm ở vùng nhỏ của góc cung ngoài của bản bụng ở đầu bên trái của rãnh răng. Xem xét rằng phần cuối ít có khả năng bị ép bởi vật liệu trong quá trình vận hành thực tế của trục nghiền, nên trạng thái chảy dẻo có thể có trong khu vực nhỏ này không được xem xét. Đối với hầu hết các khu vực của rãnh ứng suất cuộn nghiền, giá trị ứng suất g Nhỏ hơn hoặc bằng 300mpa, nhỏ hơn giá trị giới hạn chảy của vật liệu thép q345, so với vật liệu có dư thừa, vật liệu không xảy ra biến dạng dẻo. Nói chung, phần ít căng thẳng hơn xuất hiện ở nơi có lực nhỏ, bề mặt tiếp xúc ít và cấu trúc quá nhẵn. Những nơi ứng suất lớn hơn tập trung ở những nơi ứng suất lớn hơn và góc nhọn cục bộ quá mức, phù hợp với tình hình thực tế và có độ tin cậy.