بخشی از مقاله
چکیده
فناوری آسیاهای گلولهای را میتوان یکی از مهمترین واحدهای صنعت فرآوری مواد معدنی در نیم قرن اخیر دانست. این تجهیزات باعث کاهش هزینههای عملیاتی، تعمیرات و نگهداری و پرسنلی شده است. در کارخانههای فرآوری که فقط از یک آسیای گلولهای استفاده میشود، هر توقفی در آسیا باعث توقف تولید شده و در نتیجه هزینه زیادی را بر عملیات تحمیل میکند. یکی از عوامل مهم خاموشی آسیا و کاهش زمان عملیاتی بودن، تعویض گلولههای شکسته شده و آسیب دیده میباشد.
لذا بررسی رفتار دینامیکی آسیا و محتویات آن جهت بهبود و افزایش بازدهی آسیاها و طول عمر آنها بسیار مهم است. در این مقاله ابتدا سقوط گلولهها بر روی مواد داخل آسیا تحت زاویه عمود شبیهسازی شده و توسط قوانین دینامیکی حاکم بر مبحث پرتابه، سرعت و زاویه برخورد گلولهها به گلولههای کف آسیا محاسبه شده است. سپس آنالیز برخورد با استفاده از روش المان محدود و توسط نرمافزار ABAQUS صورت گرفته و همگرایی جواب مسئله بدست آمده است. سپس به مقایسه بیشینه توزیع تنش و کرنشپلاستیک در گلولهها در سرعتهای مختلف پرداخته شده است و در خاتمه محدوده بهترین سرعت جهت جلوگیری از شکست گلولهها ارائه شده است.
.1 مقدمه
آسیای گلولهای نوعی از آسیاهای صنعتی است که جهت تولید پودر نرم و یا یکنواخت کردن مخلوط به کار م یرود. آسیای گلوله ای از یک استوانه توخالی که حول محوری افقی و یا با زاویهای اندک با افق دوران میکند، تشکیل شده است. عملیات آسیا کردن توسط گلولههایی از جنس فولاد - فولاد کروم - ، فولاد ضد زنگ، سرامیک یا لاستیک انجام میشود. سطح داخلی استوانه معمولاً با ماده ای مقاوم در برابر سایش مانند فولاد منگنز یا لاستیک پوشیده میشود. طول آسیا تقریبا برابر تا 2/5 برابر قطر آن است.
برای آسیا کردن مداوم و پیوسته، مادهای که قرار است آسیا شود از طریق یک مخروط از سمت چپ وارد شده و توسط یک مخروط از سمت راست تخلیه میشود. در حالی که پوسته میچرخد، گلولهها بر روی طرفی از پوسته که بالا میرود به سمت بالا رفته و هنگامی که به نزدیکی بالای پوسته میرسند بر روی ماده ورودی سقوط میکنند. در طی این فرایند، اندازه ذرات ماده، بر اثر ضربه کاهش پیدا میکند. عمده مصارف این نوع آسیا در صنایع مواد معدنی غیرزغالی، صنایع کاشی و سرامیک، کارخانجات سیمان، صنایع مواد شیمیایی و تولید رنگ و فرآیندهای آلیاژسازی میباشد .[4-1]
تلاش برای بهبود عملکرد آسیاهای گلولهای از زمان استفاده از انواع بزرگ این آسیاها در حدود 60 سال پیش شروع شد. در سال 1958 باند مطالعاتی در مورد انتخاب بهترین سا یز گلوله در آسیاب انجام داد. در سال Mishra 1992 و Rajamani با توجه به روش المان گسسته شروع به گسستهسازی المانها کردند و با این روش توانستند آسیاهای گلولهای را شبیهسازی و تحلیل کنند .[5] در سال 1996، Okaya و Inoue از روش المان گسسته استفاده کرده و حرکت گلولهها را توصیف کردند و موفق به برآورد انرژی شدند. آنها به تحلیل ضربه گلوله با گلوله و نیروی فشردهسازی و اصطکاک بوجود آمده پرداختند و نتایج تجربی بدست آمده از آسیابهای گلولهای را با آسیاهای ارتعاشی مقایسه کردند .
[6] همچنین در سال 2000، Rajamani و همکاران شبیهسازی عددی بر روی آسیابها و انرژی برخورد گلولهها را مورد مطالعه قرار دادند 7]،.[8 در سال 2001، Moys و Dong با یک روش تصویربرداری و کالیبراسیون و آنالیز تصویری حرکت گلولهها را در آسیاها تجزیه و تحلیل نمودند و همچنین انرژی ضربه را محاسبه کردند .[9] در این پژوهش به شبیهسازی حرکت گلولهها در آسیاهای گلولهای در شرایط کاری و مطالعه میزان آسیب وارد شده به این گلولهها پرداخته شده است.
.2 طراحی هندسه آسیاب گلولهای
در آسیاهای گلولهای از گلولههای کروی شکل برای خردایش و سایش استفاده میشود. در این پژوهش، قطر گلولهها 5 سانتیمتر و قطر آسیا 6 متر در نظر گرفته شد. جنس گلولهها از فولاد ضدزنگ است. سرعت زاویهای دوران آسیا برابر 17/26 دور بر دقیقه تعیین شد که از فرمول زیر محاسبه میشود که در آن d اندازه قطر آسیا بر حسب متر میباشد :[1]
.4 معادلات دینامیکی حاکم بر حرکت گلولهها
در صورت نیاز به استفاده از زیرنویس، از فونت - B Zar9pt - استفاده گردد. طی حرکت آسیا، معادلات متعددی بر حرکت گلولهها در داخل آسیا حاکم است که اطلاع از آنها در توسعه مدل تحلیلی الزامی است. با توجه به شکل 1، برای تعیین حرکت دورانی، میتوان به طریق زیر عمل کرد:
