Do kích thước hạt lớn và quá trình nghiền ngắnmáy định cỡ khoáng sản, cơ cấu đứt gãy chính là đứt gãy kéo và cắt, rất khó xác định kích thước và phân bổ tải trọng trong quá trình thiết kế. Trong bài báo này, một phương pháp phân tích cường độ mới dựa trên phần tử rời rạc (DEM) và phần tử hữu hạn (FEM) được đề xuất để phân tích cường độ răng cuộn của máy định cỡ khoáng vật. Bằng cách áp dụng tải trọng phân bố, tính xác thực và chính xác của việc tính toán độ bền của răng cuộn được cải thiện. Tải trọng phân bố được tính toán bằng phần mềm phần tử rời rạc EDEM. Trong bài báo này, xem xét ảnh hưởng kích thước của độ bền vật liệu, thử nghiệm nén một trục và thử nghiệm đĩa Brazil lần lượt được thực hiện trên các vật liệu có kích thước khác nhau. Độ bền nén và độ bền kéo của vật liệu đã được hiệu chỉnh và các thông số liên kết trong mô phỏng phần tử rời rạc cuối cùng đã được xác định. Bằng cách phân tích kết quả mô phỏng phần tử rời rạc, tải trọng phân bố lên răng cuộn khi lực tác dụng lên răng cuộn đạt giá trị lớn nhất được chọn và tải vào mô hình FEM của răng cuộn tại vị trí làm việc tương ứng tại thời điểm tương ứng trong môi trường ANSYS để phân tích cường độ. Kết quả cho thấy tải trọng răng lăn chủ yếu phân bố ở phía sau răng tại thời điểm chịu tải lớn nhất và có sự tập trung ứng suất ở phía trước chân răng.
Trong những năm gần đây, với sự phát triển của mô hình hạt, mô hình tiếp xúc và các mô hình toán học khác, phương pháp phần tử rời rạc đã được ứng dụng rộng rãi và chuyên sâu trong các máy định cỡ khoáng sản. Legendre và cộng sự. Tôi đã sử dụng phần mềm EDEM để mô phỏng quá trình nghiền hạt đơn của máy nghiền hàm và kiểm chứng kết quả tối ưu hóa tiêu thụ năng lượng. Cleary và cộng sự. "21" đề xuất thuật toán tính toán mô hình thay thế phần tử rời rạc dựa trên thử nghiệm trọng lượng rơi trước khi mô hình hóa vật liệu và sử dụng công nghệ mô phỏng phần tử rời rạc để nghiên cứu ảnh hưởng của đặc tính vật liệu và thông số môi trường đến hiệu suất làm việc của máy nghiền hình nón. Phương pháp phần tử rời rạc (DEM) và phương pháp phần tử hữu hạn (FEM) ngày càng được sử dụng để phân tích sự tương tác giữa các vật liệu rời hoặc giòn và tính liên tục khác. Ví dụ: Trong phân tích hiệu suất của máy nghiền, máy sàng và các thiết bị khác, các tính chất cơ học và động học của vật liệu cũng như tác động của vật liệu lên thiết bị sẽ được nghiên cứu. Về vấn đề này, phần mềm phần tử rời rạc EDEM đã phát triển kênh ghép nối với phần mềm phần tử hữu hạn ANSYS Workbench, phần mềm này có thể nhận ra sự ghép nối một chiều giữa phần tử rời rạc và phần tử hữu hạn. Nó phù hợp với tình huống biến dạng của thiết bị không lớn và không đủ để ảnh hưởng đến các đặc tính cơ học và động học của vật liệu.
Độ bền của răng con lăn là cơ sở quan trọng để thiết kế và tối ưu hóa biên dạng răng. Phương pháp phân tích độ bền truyền thống của răng con lăn lấy cường độ nghiền tối đa của vật liệu làm giá trị ứng suất nén để tải lên đầu và mặt sau của răng con lăn. Trong bài báo này, DEM FEM được sử dụng để phân tích độ bền của răng cuộn định cỡ khoáng. Theo điều kiện sản xuất thực tế của một số máy định cỡ khoáng sản nhất định, mô hình DEM-FEM đã được thiết lập. Trong EDEM, quy trình nghiền của máy định cỡ khoáng vật đã được mô phỏng và thông tin tải trọng của răng cuộn được trích xuất. Mô hình phần tử hữu hạn của răng cuộn được thiết lập trong ANSYS Workbench và thông tin tải trọng của răng cuộn được tải lên răng cuộn bằng kênh ghép EDEM-ANSYS Workbench và quá trình phân tích độ bền của răng cuộn đã được hoàn thành.
Trong bài báo này, mô hình phần tử rời rạc vật liệu và mô hình phần tử hữu hạn của răng cuộn được thiết lập theo sự tương tác giữa răng cuộn và vật liệu vỡ như hình 1(a). máy định cỡ khoáng sản có chức năng sàng lọc. Vật liệu có kích thước hạt lớn sẽ bị phá vỡ khi phân loại. Những vật liệu có kích thước hạt nhỏ có thể đi trực tiếp qua khe hở giữa các cuộn răng sẽ không bị vỡ. Vì vậy, trong bài báo này, mô hình liên kết lục giác được thiết lập cho vật liệu có kích thước hạt lớn và mô hình hạt đơn được thiết lập cho vật liệu có kích thước hạt nhỏ. Hình 1(b) thể hiện mô hình liên kết hạt của vật liệu và mô hình FEM của răng cuộn, trong đó răng cuộn quay ngược chiều kim đồng hồ.
Trong mô hình liên kết hạt, các phần tử rời rạc có liên kết bán kính tiếp xúc chồng lên nhau và giữa các phần tử liên kết có lực và mômen liên kết. Lực liên kết và mômen được xác định bằng độ dịch chuyển. HÌNH. 2 thể hiện sơ đồ liên kết của hạt i và j, trong đó độ dịch chuyển chủ yếu được biểu thị bằng mối quan hệ giữa tốc độ và thời gian. Trong đó Fn và F lần lượt là lực pháp tuyến và lực tiếp tuyến; Tm và T lần lượt là các mô men vuông góc và tiếp tuyến; A là diện tích tiếp xúc, sau A=π; J là mô men quán tính, J=0.5π, m là bán kính liên kết; S. Và S lần lượt là độ cứng chuẩn và độ cứng tiếp tuyến; Là bước thời gian; Và 4 lần lượt là vận tốc pháp tuyến và tiếp tuyến; Và lần lượt là vận tốc góc pháp tuyến và tiếp tuyến. Khi ứng suất pháp và ứng suất tiếp tuyến giữa các hạt lớn hơn giá trị đã đặt, mối quan hệ liên kết của các phần tử rời rạc bị hỏng [, như thể hiện trong phương trình (2): x