Debido al gran tamaño de las partículas y al corto proceso de trituración demedidores de minerales, y el principal mecanismo de rotura es la falla por tracción y corte, es difícil determinar el tamaño y la distribución de la carga durante el diseño. En este artículo, se propone un nuevo método de análisis de resistencia basado en elementos discretos (DEM) y elementos finitos (FEM) para analizar la resistencia de los dientes de los rodillos de los calibradores de minerales. Al aplicar cargas distribuidas, se mejora la autenticidad y precisión del cálculo de la resistencia de los dientes del rodillo. La carga distribuida se calculó mediante el software de elementos discretos EDEM. En este artículo, considerando el efecto del tamaño de la resistencia del material, se llevaron a cabo pruebas de compresión uniaxial y pruebas de disco brasileño en materiales con diferentes tamaños, respectivamente. Se calibraron las resistencias a la compresión y a la tracción de los materiales y finalmente se determinaron los parámetros de unión en la simulación de elementos discretos. Al analizar los resultados de la simulación de elementos discretos, la carga distribuida en los dientes del rodillo cuando la fuerza sobre los dientes del rodillo es máxima se selecciona y se carga en el modelo FEM de los dientes del rodillo en la posición de trabajo correspondiente en el momento correspondiente en el entorno ANSYS para el análisis de resistencia. Los resultados muestran que la carga del diente del rodillo se distribuye principalmente en la parte posterior del diente en el tiempo máximo de carga, y hay concentración de tensión en la parte frontal de la raíz del diente.
En los últimos años, con el desarrollo del modelo de partículas, el modelo de contacto y otros modelos matemáticos, el método de elementos discretos se ha utilizado amplia y profundamente en los medidores de minerales. Legendre et al. Utilicé el software EDEM para simular la trituración de partículas individuales de una trituradora de mandíbulas y verifiqué los resultados de la optimización del consumo de energía. Cleary et al. "21" propuso un algoritmo de cálculo del modelo de reemplazo de elementos discretos basado en una prueba de caída de peso antes del modelado del material, y utilizó tecnología de simulación de elementos discretos para estudiar los efectos de las características del material y los parámetros ambientales en el rendimiento de trabajo de la trituradora de cono. El método de elementos discretos (DEM) y el método de elementos finitos (FEM) se utilizan cada vez más para analizar la interacción entre materiales sueltos o quebradizos y otros continuos. Por ejemplo, en el análisis de rendimiento de trituradoras, cribas y otros equipos, se estudian las propiedades mecánicas y cinéticas de los materiales y el impacto de los materiales en los equipos. En este sentido, el software de elementos discretos EDEM desarrolló un canal de acoplamiento con el software de elementos finitos ANSYS Workbench, que puede realizar el acoplamiento unidireccional entre el elemento discreto y el elemento finito. Es adecuado para situaciones en las que la deformación del equipo no es grande y no es suficiente para afectar las características mecánicas y cinemáticas del material.
La resistencia de los dientes de los rodillos es una base importante para el diseño y la optimización del perfil de los dientes. El método tradicional de analizar la resistencia de los dientes del rodillo toma la resistencia máxima al aplastamiento del material como el valor de la tensión de compresión para cargar en la punta y la parte posterior de los dientes del rodillo. En este artículo, DEM FEM se utiliza para analizar la resistencia de los dientes de los rodillos de los medidores de minerales. De acuerdo con las condiciones reales de producción de ciertos medidores de minerales, se estableció un modelo DEM-FEM. En EDEM se simuló el proceso de trituración de los dimensionadores de minerales y se extrajo la información de carga de los dientes de los rodillos. El modelo de elementos finitos del diente del rodillo se estableció en ANSYS Workbench, y la información de carga del diente del rodillo se cargó en el diente del rodillo utilizando el canal de acoplamiento EDEM-ANSYS Workbench, y se completó el análisis de resistencia del diente del rodillo.
En este artículo, el modelo de elementos discretos del material y el modelo de elementos finitos de los dientes del rodillo se establecen de acuerdo con la interacción entre los dientes del rodillo y el material roto, como se muestra en la Figura 1 (a). Los medidores de minerales tienen la función de cribado. Los materiales de gran tamaño se romperán mediante clasificación. Los materiales de tamaño de partículas pequeñas que pueden pasar directamente a través del espacio entre los rodillos dentados no se romperán. Por lo tanto, en este artículo, se establece el modelo de enlace hexaédrico para materiales de gran tamaño de partículas y el modelo de partícula única para materiales de pequeño tamaño. La Figura 1 (b) muestra el modelo de unión de partículas del material y el modelo FEM de los dientes del rodillo, en el que los dientes del rodillo giran en sentido antihorario.
En el modelo de unión de partículas, los elementos discretos con radios de contacto superpuestos se unen y existen fuerzas y pares de torsión entre los elementos de unión. La fuerza de unión y el momento están determinados por el desplazamiento. FIG. 2 muestra el diagrama de enlace de las partículas i y j, en el que el desplazamiento está representado principalmente por la relación entre velocidad y tiempo. Donde, Fn y F son fuerza normal y fuerza tangencial respectivamente; Tm y T son momentos normales y tangenciales respectivamente; A es el área de contacto, después de A=π; J es el momento de inercia, J=0.5π, m es el radio de enlace; S. Y S son rigidez normal y tangencial respectivamente; Es el paso del tiempo; Y 4 son velocidad normal y tangencial respectivamente; Y son velocidades angulares normales y tangenciales respectivamente. Cuando las tensiones normales y tangenciales entre partículas son mayores que los valores establecidos, la relación de enlace de elementos discretos se daña [, como se muestra en la Ecuación (2): x