【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及研磨机设备，具体的说，是一种基于离散元法仿真的研磨机参数优化方法。
技术介绍
1、随着新能源汽车、储能系统等市场的不断扩大，废旧锂电池的数量也会逐渐增多，锂电池回收行业有广阔的发展前景。而研磨机作为机械法锂电回收中的重要机械设备，可以对锂离子电池进行破碎、筛选，分离得到铜铝等金属粉末，因此有效控制研磨机中的破碎参数对于提高破碎质量，铜铝金属粉末粒径大小，提高锂电回收中金属粉末的铜铝纯度有重要意义。
2、由于研磨机工况复杂，目前投入使用的研磨机型号较多，在实际生产中往往通过在实际生产过程中积累经验对研磨机的破碎参数进行校准，缺乏直观有效的破碎参数的校准方法。现有的仿真方法是基于层压破碎理论和物料运动规律，对动态和静态曲线进行了优化，通过matlab仿真计算，绘制出优化后的破碎曲线。再通过matlab数值模拟使得破碎曲线与研磨机结构参数和性能参数达到最优匹配。上述现有方法的不足之处在于：1)基于matlab数值模拟对研磨机刀盘刀片和内齿板的破碎曲线进行优化的方法，其过程较为繁琐，缺乏直观性，不能实时反应研磨机破碎状态；2)同类型方法多陈述某种确定的研磨机刀盘刀片和内齿板的形状更改，而不是普遍适用的各种型号研磨机刀盘刀片和内齿板的优化方法，这方面缺乏相关的研究结果。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种基于离散元法仿真的研磨机参数优化方法，用于解决现有技术中的优化方法不能实时反应研磨机破碎状态以及不能够普遍适用于各种型号研磨机刀盘刀片和内齿板的优化的问
2、本专利技术通过下述技术方案解决上述问题：
3、一种基于离散元法仿真的研磨机参数优化方法，包括：
4、步骤s100、根据研磨机破碎参数的组合，建立研磨机刀盘和内齿板装配模型，并将研磨机刀盘和内齿板装配模型网格化；
5、步骤s200、利用研磨机刀盘和内齿板装配模型，进行基于离散元法仿真的研磨机破碎过程的模拟仿真；
6、步骤s300、对模拟仿真的结果分析，并确定不同破碎参数下研磨机的破碎效率和刀片磨损速率的优劣。
7、本专利技术基于离散元法仿真对研磨机参数进行优化，首先建立研磨机物理模型并将刀盘和内齿板模型网格化；再设置颗粒和材料仿真参数导入磨损模型动态库；然后对研磨机破碎过程进行仿真模拟；最后对破碎状况进行分析。能够优化研磨机的破碎参数，完善破碎模型仿真精度和可靠性，并且可以实时调整、直观查看结果。能够针对不同研磨机型号，不同的物料种类和不同的工作入料负荷，研究研磨机的破碎效率及刀盘刀片的磨损健康度情况，优化研磨机的破碎参数，完善破碎模型仿真精度和可靠性。
8、进一步地，所述步骤s100具体包括：
9、步骤s110、对研磨机的破碎参数内齿板与刀盘顶面高度差h和进料口m进行调整组合，利用3d绘图软件将刀盘刀片和内齿板进行装配，对不同破碎参数组合下研磨机破碎腔的圆盘半径r、刀盘刀片长度a和间距宽边最小值b进行测量；
10、步骤s120、根据实际生产中的破碎需求确定研磨机在内齿板与刀盘顶面高度差h和进料口m组合下的刀盘刀片长度a和间距宽边最小值b，根据破碎需求选取破碎参数组合，利用三维建模软件建立研磨机刀盘和内齿板装配模型；
11、步骤s130、根据破碎需求，对刀盘和内齿板装配模型中的刀片模型进行网格模型处理，根据选用的三角面片最大尺寸参数c选择网格模型，再对整个刀盘进行零部件组合生成适合仿真颗粒接触面计算的网格零件模型。
12、根据研磨机破碎参数的组合，建立不同的研磨机物理模型参数，能够针对不同研磨机型号，不同的物料种类和不同的工作入料负荷，研究研磨机的破碎效率及刀盘刀片的磨损健康度情况。
13、进一步地，所述步骤s200具体包括：
14、步骤s210、设置材料属性参数及交互作用系数并添加颗粒；
15、步骤s220、在离散元法仿真方法中导入研磨机刀盘和内齿板装配模型并建立颗粒工厂，颗粒工厂中随机生成颗粒并在重力的作用下进入破碎腔；
16、步骤s230、编写磨损模型动态库文件并导入，添加几何体三角形变仿真；
17、步骤s240、在离散元法仿真中将颗粒与几何体接触模型设为粒子损伤累积破碎模型，再根据小球形颗粒的半径和金属材料的属性计算出单位面积法向和切向刚度系数、临界法向和切向应力，并设置破碎生成的开始时间以及破碎后的粒子最小尺寸；再设置颗粒冲击破损参数和最小碰撞能量等破碎参数；
18、步骤s250、设置仿真计算的参数并开始模拟。
19、进一步地，所述步骤s210具体包括：
20、在离散元法仿真方法中添加铜铝两种金属材料和刀片材料，根据实际破碎中金属及刀片的材料特性进行金属材料和刀片材料的材料属性参数设定，并设置金属和刀片之间的交互作用系数，其中金属材料之间的交互作用系数相同，刀片材料对两种金属材料的交互作用系数相同；在每种金属材料下添加大球形颗粒，根据实际给矿金属大小设置大球形颗粒的半径；同时在当前金属材料下再添加小球形颗粒，根据金属破碎后的粒度设置小球形颗粒的半径和接触半径；再分别为两种金属颗粒创建虚拟粒子颗粒，该虚拟粒子颗粒描述的粒径小于母尺寸的1/10，这一粒径等级中包含的颗粒不允许被破碎，代表了破碎仿真中能够被破碎的最小粒径颗粒。
21、进一步地，所述步骤s220具体包括：向离散元法仿真中导入研磨机刀盘和内齿板装配模型，设置研磨机刀盘和内齿板装配模型的材料为刀片材料，并依据实际工况设置刀盘刀片的转速，然后在研磨机上方设置环形的颗粒工厂，所有颗粒将在颗粒工厂中随机生成并在重力的作用下进入破碎腔。
22、进一步地，所述步骤s230具体包括：在磨损参数记录文本文档中写入磨损对应的几何体经验摩擦常数、几何体的维氏硬度和颗粒与几何体磨损比例因子；磨损模型应用程序扩展文件由离散元法仿真直接读取，将这两个文件放置在仿真的同一根目录下，然后在离散元法仿真的物理模型中导入磨损模型应用程序扩展文件动态库并在颗粒与几何体接触模型中添加磨损模型，该磨损模型应用程序扩展文件动态库调用磨损参数记录文本文档中的内容，在颗粒与几何体碰撞的接触作用下，网格化几何体的三角面片受到相应的接触力从而生成磨损深度，最后在累加的情况下得到几何体的三角面片形变值。
23、进一步地，所述步骤s250具体包括：依据研磨机实际转速设置离散元法仿真的仿真总时间以确保刀盘在每一个时间步长中至少旋转一周，在设定范围内调整时间步长使破碎能够生成并保持稳定，将网格大小设置为2～4倍的最小球形颗粒半径，然后开始模拟。
24、进一步地，所述步骤s300具体包括：
25、步骤s310、从离散元法仿真中导出破碎数量随时间变化情况，确定不同破碎参数下研磨机的破碎效率的优劣；
26、步骤s320、从离散元法仿真中导出刀盘和内齿板表面压力随时间变化的曲线图，分析不同入料研磨机负荷率情况，确定不同破碎参数下研磨机破碎负荷率本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于离散元法仿真的研磨机参数优化方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于离散元法仿真的研磨机参数优化方法，其特征在于，所述步骤S100具体包括：
3.根据权利要求1所述的一种基于离散元法仿真的研磨机参数优化方法，其特征在于，所述步骤S200具体包括：
4.根据权利要求3所述的一种基于离散元法仿真的研磨机参数优化方法，其特征在于，所述步骤S210具体包括：
5.根据权利要求3所述的一种基于离散元法仿真的研磨机参数优化方法，其特征在于，所述步骤S220具体包括：向离散元法仿真中导入研磨机刀盘和内齿板装配模型，设置研磨机刀盘和内齿板装配模型的材料为刀片材料，并依据实际工况设置刀盘刀片的转速，然后在研磨机上方设置环形的颗粒工厂，所有颗粒将在颗粒工厂中随机生成并在重力的作用下进入破碎腔。
6.根据权利要求3所述的一种基于离散元法仿真的研磨机参数优化方法，其特征在于，所述步骤S230具体包括：在磨损参数记录文本文档中写入磨损对应的几何体经验摩擦常数、几何体的维氏硬度和颗粒与几何体磨损比例因子；磨损模型应用程
7.根据权利要求3所述的一种基于离散元法仿真的研磨机参数优化方法，其特征在于，所述步骤S250具体包括：依据研磨机实际转速设置离散元法仿真的仿真总时间以确保刀盘在每一个时间步长中至少旋转一周，在设定范围内调整时间步长使破碎能够生成并保持稳定，将网格大小设置为2～4倍的最小球形颗粒半径，然后开始模拟。
8.根据权利要求1-7中任意一项所述的一种基于离散元法仿真的研磨机参数优化方法，其特征在于，所述步骤S300具体包括：
9.根据权利要求8所述的一种基于离散元法仿真的研磨机参数优化方法，其特征在于，所述步骤S310具体包括：在离散元法仿真的分析模块中使用绘图模块，之后在绘图对象中选择破碎模型，切换颗粒类型为球形颗粒，设置X轴为时间，设置Y轴为颗粒数量，导出分析图例和不同破碎参数情况下的破碎数量随时间变化的曲线图，通过分析破碎的出料粒径分布情况，确定不同破碎参数下研磨机的破碎效率。
10.根据权利要求9所述的一种基于离散元法仿真的研磨机参数优化方法，其特征在于，所述步骤S320具体包括：在离散元法仿真的分析模块中使用绘图模块，然后在绘图对象中选择几何体，切换几何体零部件分别为刀盘刀片和内齿板，设置X轴为时间，设置Y轴为表面压力，组成部分选择为平均值，导出分析图例和不同入料情况下的刀盘和内齿板表面的最大压力随时间变化的曲线，通过分析刀片和外壳表面所承受的压力大小变化情况，确定不同入料研磨机负荷率情况，并确定不同破碎参数下研磨机破碎负荷率的优劣；
...【技术特征摘要】
1.一种基于离散元法仿真的研磨机参数优化方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于离散元法仿真的研磨机参数优化方法，其特征在于，所述步骤s100具体包括：
3.根据权利要求1所述的一种基于离散元法仿真的研磨机参数优化方法，其特征在于，所述步骤s200具体包括：
4.根据权利要求3所述的一种基于离散元法仿真的研磨机参数优化方法，其特征在于，所述步骤s210具体包括：
5.根据权利要求3所述的一种基于离散元法仿真的研磨机参数优化方法，其特征在于，所述步骤s220具体包括：向离散元法仿真中导入研磨机刀盘和内齿板装配模型，设置研磨机刀盘和内齿板装配模型的材料为刀片材料，并依据实际工况设置刀盘刀片的转速，然后在研磨机上方设置环形的颗粒工厂，所有颗粒将在颗粒工厂中随机生成并在重力的作用下进入破碎腔。
6.根据权利要求3所述的一种基于离散元法仿真的研磨机参数优化方法，其特征在于，所述步骤s230具体包括：在磨损参数记录文本文档中写入磨损对应的几何体经验摩擦常数、几何体的维氏硬度和颗粒与几何体磨损比例因子；磨损模型应用程序扩展文件由离散元法仿真直接读取，将这两个文件放置在仿真的同一根目录下，然后在离散元法仿真的物理模型中导入磨损模型应用程序扩展文件动态库并在颗粒与几何体接触模型中添加磨损模型，该磨损模型应用程序扩展文件动态库调用磨损参数记录文本文档中的内容，在颗粒与几何体碰撞的接触作用下，网格化几何体的三角面片受到相应的接触力从而生成磨损深度，最后在累加的情...
【专利技术属性】
技术研发人员：居文军，魏爽，王浩磊，宋佶聪，
申请(专利权)人：四川启睿克科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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