[发明专利]一种基于统计力学规律的半自磨机衬板结构优化设计方法

说明书

本发明涉及半自磨机衬板结构优化设计方法，尤其是针对半自磨机内部载荷颗粒运动形态分析下的衬板结构优化设计方法,具体的说，是一种基于统计力学规律的半自磨机衬板结构优化设计方法。本发明采用课题组自制的半自磨机试验样机，结合模型趋势分析及仿真试验过程中各影响因素的权重因子选取水平设计磨矿试验，通过测定各组磨矿试验中的电功消耗及磨后物料的粒度分布情况，分析衬板结构参数变化对磨矿效果及功能转化效率的影响趋势及最优组合，对比分析数学模型及仿真试验的变化趋势和最优范围，进一步检验半自磨机有用功率数学模型的准确程度。

技术领域

本发明涉及半自磨机衬板结构优化设计方法，尤其是针对半自磨机内部载荷颗粒运动形态分析下的衬板结构优化设计方法,具体的说，是一种基于统计力学规律的半自磨机衬板结构优化设计方法。

背景技术

半自磨机作为当前在磨矿中运用最广泛的设备，随着矿山规模的大型化，对处理量的要求不断提高，使得半自磨机的尺寸越来越大，磨机规格尺寸的增大会在一定程度上对磨机的设计要求带来更高的要求与难度。在选用半自磨技术的选矿厂中存在的主要问题集中在建厂初期半自磨机型号的选择和半自磨机衬板的配型上，高效的选型配比能够给选矿厂带来巨大的经济利益，那么如何有效分析出衬板结构对半自磨机磨矿性能的影响关系就成为了摆在现阶段研究者面前的关键问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，适应现实的需要，提供一种基于统计力学规律的半自磨机衬板结构优化设计方法。

为了实现本发明的目的，本发明采用的技术方案为：

一种基于统计力学规律的半自磨机衬板结构优化设计方法，按照以下步骤具体实施：

步骤一：利用统计力学方法，对半自磨机内部各层级载荷颗粒的运动轨迹和运动状态进行统计，得出载荷运动轨迹和运动状态的分布情况，结合不同形态下载荷颗粒的运动规律，对半自磨机内部载荷运动区域进行分类划分，建立起半自磨机载荷分布区域划分准则；

以半自磨机滚筒的横截面为准，在滚筒内部，将物料位于滚筒内部的各个区域区分为提升区、死区、泻落区和抛落区；

所述提升区为随着滚筒的转动其高度增加，重力势能增大，该区域内超过90％的物料与滚筒内壁之间无相对位移；

所述抛落区内物料脱离转动的筒体，呈抛物线下落，此过程中超过90％的物料与滚筒内壁之间不接触；

所述泻落区介于所述提升区与所述抛落取之间，此区间内超过90％的物料向下滑动，滑动过程中，物料颗粒之间、物料与滚筒内壁之间均发生摩擦，对矿石有一定的碾碎作用；

所述死区位于提升区与泻落区之间，该区域内超过90％的物料与滚筒内壁之间始终无相对运动；

步骤二：运用划分准则结合动力学分析，建立半自磨机有用功率数学模型，得到对半自磨机衬板结构的优化分析方案；

步骤三：不同形状衬板的有用功率模型建立

通过选取几种典型的平滑和非平滑衬板，对其提升条的横截面轮廓进行解析分析，并结合半自磨机有用功率模型，建立矩形衬板、梯形衬板和波浪形衬板的有用功率模型。

步骤四：不同形状衬板对有用功率的影响分析

通过建立的矩形衬板、梯形衬板和波浪形衬板的有用功率模型，能够对不同形状衬板下的有用功率展开对比分析，并根据分析结果在不同条件下选用不同的衬板形式，在转速率低于80％时，选用矩形衬板的半自磨机有用功率最大；当转速率超过80％时，选用波浪形衬板的半自磨机有用功率最大。

将所述提升区进一步细分，即上述的提升区、泻落区和抛落区均为广义的提升区，依次重新命名为完全提升区、泻落提升区和抛落提升区，半自磨机提升区的载荷颗粒展开动力学分析，得到如下细分的有用功率数学模型表达式：