基于EDEM的地下鏟運機鏟裝過程仿真研究

嚴 勃，戰 凱，郭 鑫，李恒通，石瀟杰

(1.北京礦冶科技集團有限公司，北京100160；2.北礦機電科技有限責任公司，北京100160)

地下鏟運機鏟裝過程中的鏟斗受力情況不方便直接獲取，為了對鏟裝過程中鏟斗受到的鏟裝阻力有一個更加直觀的認識，鏟裝阻力的計算一直是研究熱點。國內外從30年前就開始對鏟裝阻力進行研究，經歷了從實驗中總結的經驗公式的階段，利用散體力學和土壓力理論的理論計算階段，和現階段的計算機數值模擬計算階段。本文利用EDEM軟件完成地下鏟運機的鏟裝過程中鏟裝阻力的計算。

1 仿真模型

為了方便建立仿真模型，這里做出如下假設：將礦石塊體用球形顆粒代替，礦石粒徑用球半徑表征，修正摩擦系數補償球形顆粒與塊狀顆粒的差異；顆粒之間無粘連無擠壓破壞。

仿真模型需要解決以下三個問題：

1)礦石尺寸問題，礦石的尺寸決定仿真顆粒的尺寸，決定了仿真的可靠性；

2)鏟斗模型，鏟斗模型決定了鏟裝過程中接觸力的變化；

3)鏟斗運動軌跡，EDEM軟件只提供有限的運動方式，不同的運動對鏟裝阻力影響很大。

1.1 礦石尺寸分布的確定

在描述礦石爆破后的塊度分度時常用的函數有高斯分布、對數正態分布、泊松分布、伽瑪分布和Rozin-Rammler分布。文獻資料表明，對地下礦山爆破，常使用Rozin-Rammler分布和對數正態分布表征礦石分布情況。

Rozin-Rammler分布函數為：

(1)

對數正態分布函數為：

(2)

式中：y—通過篩孔尺寸的百分比；x—礦石尺寸；xo—礦石特征尺寸，反映礦石的塊度或者粗細程度。……