[发明专利]用于预测高压辊磨机压辊寿命的活塞压载系统及试验方法

权利要求书

1.用于预测高压辊磨机压辊寿命的活塞压载系统，其特征在于，包括：活塞压力机及活塞模具；所述活塞压力机包括：机架（12）、液压活塞（13）及计算机控制系统（14）；所述活塞模具包括：活塞压头（2）、上柱钉（3）、底座（7）、下柱钉（6）、腔体（4）、第一定位块（9）、第二定位块（10）、搬手（5）、上压板（1）、下压板（8）以及螺孔（11）；

所述第一定位块（9）与活塞压头（2）固定连接，所述活塞压头（2）内部嵌有多个圆柱形的上柱钉（3）；所述上柱钉（3）凸出所述活塞压头（2）的底面3mm；所述底座（7）内部同时也镶嵌有多个圆柱形的下柱钉（6）；所述底座（7）的上部还有一凸起；所述下柱钉（6）凸出所述底座（7）上的凸起3mm；且所述上柱钉（3）与所述下柱钉（6）为等高的柱钉；

所述活塞压头（2）与所述上压板（1）通过所述第一定位块（9）定位并通过螺孔（11）使用螺栓进行固定；所述上压板（1）与机架（12）固定连接；

所述腔体（4）内部为贯通的并与所述底座（7）上的凸起拼接；所述凸起为圆柱形，所述凸起的直径略小于所述腔体（4）的内径，使所述腔体（4）与所述底座（7）紧密连接；

压载物料装在所述腔体（4）与所述底座（7）拼接形成的腔室中；所述下压板（8）的顶部还设置有凹槽，用于固定所述第二定位块（10）实现定位拼接；所述腔体（4）的外侧还设置有所述搬手（5）；所述第二定位块（10）设置在所述底座（7）底部的中心处与所述底座（7）固定连接；

所述下压板（8）与液压活塞（13）固定连接；所述液压活塞（13）外接所述计算机控制系统（14）；

所述计算机控制系统（14）包括：位移传感器及应力加载器，通过所述计算机控制系统（14）获取试验过程中的位移及应力数据；所述位移传感器及所述应力加载器分别安装在活塞压力机液压活塞（13）上采集数据并分别通过信号线将位移、应力变化传递给计算机，通过计算机实时记录位移及压应力数据。

2.根据权利要求1所述的用于预测高压辊磨机压辊寿命的活塞压载系统，其特征在于：所述上柱钉（3）及所述下柱钉（6）交错设置。

3.根据权利要求1所述的用于预测高压辊磨机压辊寿命的活塞压载系统，其特征在于：所述腔体（4）通过螺纹与所述搬手（5）连接。

4.用于预测高压辊磨机压辊寿命的活塞压载的试验方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：将活塞模具安装到活塞压力机中；活塞压头与上压板通过第一定位块定位并通过螺孔使用螺栓进行固定，活塞模具上压板与活塞压力机机架固定连接；腔体与底座相互拼接形成腔室，且底座与下压板通过第二定位块定位相互拼接，下压板与活塞压力机液压活塞固定连接，液压活塞外接计算机控制系统；

步骤S2：制备活塞压载试验的试验物料并获取所述活塞压载试验的试验物料的相关信息，并根据公式获取一定量的试验物料，并将所述试验物料均匀的放入所述腔室中并保持所述试验物料的表面平整；其中，表示所述试验物料的矿石堆密度；表示初始床层厚度；表示腔体底面积；

步骤S3：通过计算机控制系统设定活塞压载试验加载压力及加压速度条件；

步骤S4：通过计算机控制系统运行活塞压载试验直至达到设定压力，液压活塞运行停止，试验终止，以获取力—位移曲线；

步骤S5：对计算机控制系统所记录的力—位移曲线进行拟合，拟合方程为：；其中，均表示系数；并根据拟合方程进行数值积分获得试验所需能耗，通过公式 ，M表示试验物料质量，单位g，i表示试验次数，计算得出该条件下活塞压载试验比能耗，单位kWh/t；

步骤S6：在不同加载压力N条件下分别重复步骤S1—S5，计算活塞加载压力与对应加载压力下活塞压载试验比能耗的拟合方程；其中，拟合方程为：，其中，为比能耗，单位kWh/t，N为加载压力，单位MPa；k、b均表示系数根据比能耗确定；

步骤S7：取同种矿石制备高压辊磨机试验的试验物料并获取所述高压辊磨机试验的试验物料的相关信息；取质量为z的待测矿石物料在指定辊速v条件下取不同比压力P分别进行高压辊磨试验；并记录试验过程中物料所消耗的能量w_i，通过公式：；

计算高压辊磨机试验比能耗，并拟合得出高压辊磨机试验比压力—比能耗数值模型；

步骤S8：根据步骤S6及S7获得相同比能耗下高压辊磨机比压力—活塞压力拟合关系；

步骤S9：获取高压辊磨机比压力P与压辊磨损系数函数关系；

步骤S10：称取质量为M的活塞压载试验的试验物料均匀倒入由活塞模具腔体及底座拼接形成的腔室中并使其表面平整，通过计算机控制系统，设定加载压力为N，N取0—250MPa，设定加压速度为V，V取0—300kN/S，进行闭路活塞压载试验；

步骤S11：对压载后的物料采用小目径的筛子进行粒度筛析，筛下物料称重，质量为m_n，取相同质量m_n的原矿混入筛上物料，作为新一次活塞压载试验给料，即保持每次活塞压载试验给料质量不变，使用活塞压力机重新进行闭路活塞压载试验；

步骤S12：重复步骤S11，直至连续三次活塞压载试验所得筛下物料质量趋于稳定，试验次数为n，n=1、2、3、4…，测量此时活塞模具上柱钉高度x₁；

步骤S13：在试验周期t条件下，继续重复步骤S11，试验完成后测量活塞模具上柱钉高度x₂，由公式计算活塞模具磨损系数，其中，△x=x₁-x₂为活塞模具上柱钉磨损高度；

步骤S14：在不同加载压力N条件下分别重复步骤S10—步骤S13，获取不同加载压力条件下活塞压力与活塞模具磨损系数的关系；

步骤S15：根据步骤S8中高压辊磨机比压力—活塞压力拟合关系及步骤S9高压辊磨机比压力与压辊磨损系数 关系，获得相同压力条件下重型装备高压辊磨机压辊磨损系数及活塞模具磨损系数 函数关系。