مطالعه اثر خواص سطح بر حرکت گندله خام بین غلتک های سرند غلتکی با روش المان گسسته

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی، دانشگاه شهید باهنر کرمان.

2 گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی شهید منتظری مشهد، دانشگاه فنی حرفه ای،مشهد، ایران.

3 گروه مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی، دانشگاه شهید باهنر کرمان.

چکیده

در تحقیق جاری، با روش المان گسسته اثر خواص فیزیکی سطح از جمله ضرایب بازگشت (برجهندگی)، چسبندگی، اصطکاک لغزشی و مقاومت غلتشی بر حرکت گندله بین زوج غلتک های سرند غلتکی گندله‌سازی کمک روش المان گسسته، مورد بررسی عددی قرار گرفته است. به منظور اطمینان از دقت نتایج عددی، آنالیز حساسیت به گام زمانی و همچنین مش بندی سطح انجام گردید. با استفاده از نتایج عددی بدست آمده، وابستگی سرعت بحرانی به هر کدام از خواص سطحی در قالب نمودارهای گرافیکی ارائه و همچنین توابع ریاضی مناسبی بر آنها برازش شده است. بر اساس نتایج، با افزایش ضریب اصطکاک لغزشی آستانه سرعت لازم برای عبور گندله از دام بین غلتک ها کاهش می یابد ولی اگر ضریب اصطکاک از حد مشخصی(حدود 0.3) فراتر برود اثر این متغیر بسیار ناچیز می شود. همچنین مشخص شد که با افزایش ضریب مقاومت غلتشی، سرعت بحرانی غلتک ها بطور پیوسته کاهش پیدا می کند. بعلاوه مشاهده شد که با افزایش ضریب بازگشت امکان در دام ماندن گندله افزایش می یابد. همچنین روشن شد که با افزایش ضریب چسبندگی، سرعت بحرانی می تواند افزایشی، کاهشی یا ثابت باشد و نوع تابعیت آن به سایر ویژگی های سطحی بستگی دارد.

کلیدواژه‌ها


1. B.B. e Silva, E.R. da Cunha, R.M. de Carvalho, L.M. Tavares, Modeling and simulation of green iron ore pellet classification in a single deck roller screen using the discrete element method, Powder Technology, 332 (2018) 359-370.
2. B.B. e Silva, E.R. da Cunha, R.M. de Carvalho, L.M. Tavares, Improvement in Roller Screening of Green Iron Ore Pellets by Statistical Analysis and Discrete Element Simulations, Mineral Processing and Extractive Metallurgy Review, (2019) 1-12.
3. P.A. Cundall, O.D. Strack, A discrete numerical model for granular assemblies, Geotechnique, 29 (1979) 47-65.
4. P.W. Cleary, DEM prediction of industrial and geophysical particle flows, Particuology, 8 (2010) 106-118.
5. A. Jafari, V. Saljooghi Nezhad, Employing DEM to study the impact of different parameters on the screening efficiency and mesh wear, Powder Technology, 297 (2016) 126-143.
6. A. Aghlmandi Harzanagh, E.C. Orhan, S.L. Ergun, Discrete element modelling of vibrating screens, Minerals Engineering, 121 (2018) 107-121.
7. H. Kruggel-Emden, F. Elskamp, Modeling of Screening Processes with the Discrete Element Method Involving Non-Spherical Particles, Chemical Engineering & Technology, 37 (2014) 847-856.
8. F. Elskamp, H. Kruggel-Emden, Review and benchmarking of process models for batch screening based on discrete element simulations, Advanced Powder Technology, 26 (2015) 679-697.
9. G.W. Delaney, R.D. Morrison, M.D. Sinnott, S. Cummins, P.W. Cleary, DEM modelling of non-spherical particle breakage and flow in an industrial scale cone crusher, Minerals Engineering, 74 (2015) 112-122.
10. T. Zhao, F. Dai, N.W. Xu, Y. Liu, Y.J.G.M. Xu, A composite particle model for non-spherical particles in DEM simulations, Granular Matter, 17 (2015) 763-774.
11. G. Lu, J.R. Third, C.R. Müller, Discrete element models for non-spherical particle systems: From theoretical developments to applications, Chemical Engineering Science, 127 (2015) 425-465.
12. Y. He, T.J. Evans, Y.S. Shen, A.B. Yu, R.Y. Yang, Discrete modelling of the compaction of non-spherical particles using a multi-sphere approach, Minerals Engineering, 117 (2018) 108-116.
13. A. Jafari, R. Abbasi Hattani, Investigation of parameters influencing erosive wear using DEM, Friction, 8 (2020) 136-150.
14. H. Zhang, Y. Tan, D. Yang, F.X. Trias, S. Jiang, Y. Sheng, A. Oliva, Numerical investigation of the location of maximum erosive wear damage in elbow: Effect of slurry velocity, bend orientation and angle of elbow, Powder Technology, 217 (2012) 467-476.
15. M.S. Powell, N.S. Weerasekara, S. Cole, R.D. LaRoche, J. Favier, DEM modelling of liner evolution and its influence on grinding rate in ball mills, Minerals Engineering, 24 (2011) 341-351.
16. K.L. Johnson, K. Kendall, A.D. Roberts, Surface energy and the contact of elastic solids, Proceedings of the Royal Society of London. A. Mathematical and Physical Sciences, 324 (1971) 301.
17. G. Lian, C. Thornton, M.J. Adams, Discrete particle simulation of agglomerate impact coalescence, Chemical Engineering Science, 53 (1998) 3381-3391.
18. B.K. Mishra, C. Thornton, D. Bhimji, A preliminary numerical investigation of agglomeration in a rotary drum, Minerals Engineering, 15 (2002) 27-33.
19. P.W. Cleary, Recent advances in dem modelling of tumbling mills, Minerals Engineering, 14 (2001) 1295-1319.
20. P. Cleary, Modelling comminution devices using DEM, Int. J. Numer. Anal. Meth. Geomech., 25 (2001) 83-105.
21. S. Ishihara, R. Soda, J. Kano, F. Saito, K. Yamane, DEM Simulation of Autogenous Grinding Process in a Tumbling Mill, Journal of the Society of Powder Technology, Japan, 48 (2011) 829-833.
22. L.M. Tavares, A Review of Advanced Ball Mill Modelling, KONA Powder and Particle Journal, 34 (2017) 106-124.
23. O. Baran, A. DeGennaro, E. Ramé, A. Wilkinson, DEM Simulation of a Schulze Ring Shear Tester, AIP Conference Proceedings, 1145 (2009) 409-412.
25. C. O'Sullivan, D. Bray Jonathan, Selecting a suitable time step for discrete element simulations that use the central difference time integration scheme, Engineering Computations, 21 (2004) 278-303.
26. Curve fitting toolbox : for use with MATLAB® : user guide, MathWorks, 2016.