球磨機的筒體建模分析

根據球磨機筒體內裝料的性質特點，我們采用PFC3D離散元程序作為球磨機工作數值模擬的計算工具，在模型研究過程中筒體的運行時間一般較短，因此在這過程中忽略了物料顆粒的破碎過程和裝料的軸向移動，球磨機筒內裝料的運動除受重力和自身的相互作用外，還受到筒體內壁與提升條的作用。

在模擬程序中通過設定單元的密度和重力加速度以及壁面的運動特性，能夠較好地 筒內介質的數值模擬，最終得到介質作用在筒體內壁與提升條的力，以及介質作用在內壁和提升條上相對于旋轉中心的力矩大小，從而得出球磨機的在工作是所需的有用功率。

在這里需要指出的是，我們所指的有用功率，代表的是球磨機中帶動筒體以及筒內介質工作所消耗的功率，不包括球磨機電機損耗功率以及傳動損耗的功率，這個有用功率包括了磨機介質運動的動能、勢能，以及介質與礦料的摩擦功、介質與筒體襯板、提升條襯板之間的摩擦功，介質與介質之間的摩擦功等等，故這個有用功也不是所謂的單純用于介質進行磨礦的功率。

球磨機離散元模型中，筒體為一圓柱體，兩端有端蓋封閉。在離散元模擬中端蓋用一平面墻體表示，筒體用圓柱墻體表示。在PFC3D中，定義墻體的命令為WALL，墻體的摩擦系數和法向及切向剛度也可利用這條命令定義，并且墻體設置過程中為了相互區別，需設置ID號，以便于后面的功率求解。由于為了更好的模擬球磨機工作狀況，故采用球磨機真實尺寸(尺寸比例1：1)建模，由于受限于計算機硬件條件，同時可以更好的觀察球磨機的截面內的介質運動情況，模型長度取實際磨機長度的二十分之一，即150mm。所建模型長度雖只是磨機長度的二十分之一，但己有磨機實驗研究表明模型長度取其一段并不影響球磨機的介質運動狀態。

由于實際球磨機存在襯板，用以保護筒體與提升介質。據調研情況，該球磨機的襯板情況為1圈8塊襯板，每塊襯板有1.5個波峰，波峰與波谷高度差為50mm。故在模型中加入提升條以模仿襯板，提升條尺寸為高50mm，寬60mm。在PFC3D中，可以通過墻體命令WALL來定義準確坐標以生成提升條，但需要事先在AUTOCAD中繪制球磨機端面模型，然后取出墻體相應的端點坐標。