关键词：Rocky DEM；球磨机；衬板磨损；Archard模型；级配优化
一、文章简要介绍
本文复现Lubricants期刊（2024年，CC BY 4.0，宿州学院与江苏海洋大学合作）发表的Rocky DEM球磨机衬板磨损仿真研究。矿业球磨机衬板服役寿命约8个月，衬板更换占总成本约6%，频繁停机造成巨大经济损失。该研究以Φ305mm×150mm实验球磨机为原型，采用离散元软件Rocky 2022 R2，基于Hertz-Mindlin无滑移接触模型与Archard磨损模型，系统研究了Φ10mm和Φ20mm研磨介质在等数量级配（EQM）和等质量级配（OEM）下，不同衬板高度（20/25/30mm）的研磨介质运动状态与衬板磨损规律。
图1 直径305mm×150mm实验球磨机Solidworks几何模型，筒体内置6根矩形衬板
二、仿真步骤
步骤一：建立几何模型——使用Solidworks 2020建立Φ305mm×150mm实验球磨机三维模型，筒体内置6根矩形衬板（10mm×20/25/30mm三种高度），临界转速76.77r/min。
图2 t=100s时不同级配与衬板高度组合下球磨机径向研磨介质运动状态分布，蓝色为Φ10mm小球、红色为Φ20mm大球
步骤二：设置物理参数——钢球密度7800kg/m³，泊松比0.28，剪切模量7e10Pa；接触参数：静摩擦系数0.6，动摩擦系数0.15，恢复系数1。采用Hertz-Mindlin（no slip）接触模型，Archard磨损模型计算衬板体积损失。
图3 球磨机轴向研磨介质数量百分比分布，端盖效应导致端部小球聚集、中大球被挤向中部
步骤三：设定实验方案——球填充率35%，转速为临界转速的56%，时间步长2.4213e-5s，总模拟时间100s，10s时启动磨损计算。设置四类级配：Φ10mm单级配（4408球）、Φ20mm单级配（551球）、EQM等数量（各490球）、OEM等质量（2204+276球），分别配3种衬板高度共12组工况。
图4 各组仿真工况的衬板磨损体积对比柱状图，橙=Φ10mm/绿=EQM/紫=OEM/粉=Φ20mm
步骤四：导出后处理数据——将模拟后几何体导入SpaceClaim 2022计算衬板磨损体积；利用Rocky DEM后处理功能导出研磨介质轴向位置数据，Origin 2022统计15个轴向区间的颗粒数量百分比分布。
图5 衬板径向磨损截面轮廓，迎料面磨损显著大于背料面，大颗粒级配下该现象更突出
步骤五：分析磨损规律——从磨损体积、径向轮廓、轴向轮廓三个维度，对比四种级配方案与三种衬板高度的耦合效应，给出最优级配与衬板高度组合建议。
三、结果解读
图6 衬板轴向磨损轮廓，轴向中部磨损程度大于两端，端盖摩擦力分担了部分载荷
四、我们提供的服务
转载自 CSDN-专业IT技术社区
原文链接：https://blog.csdn.net/2301_80164692/article/details/163123906
