基于离散单元法的高压辊磨机辊面结构优化研究

金属矿山 ›› 2026, Vol. 55 ›› Issue (4): 220-228.

基于离散单元法的高压辊磨机辊面结构优化研究

邬昌军^1,2　郭　帅^1,2　谢贵重^1,2　李　浩^1,2　王昊琪^1,2　张玉彦^1,2　王跃辉³　梁远冀³

1. 郑州轻工业大学河南省高端装备智能制造重点实验室,河南郑州 450002;2. 郑州轻工业大学机电工程学院,
河南郑州 450002;3. 洛阳矿山机械工程设计研究院有限责任公司,河南洛阳 471039

出版日期:2026-04-15 发布日期:2026-05-09
通讯作者: 郭　帅(1999—),男,硕士研究生。
作者简介:邬昌军(1977—),男,副教授,博士,硕士研究生导师。
基金资助:
国家自然科学基金项目(编号:52475289);河南省科技研发计划联合基金重点项目(编号:225200810029);河南省科技攻关项目(编
号:252102221009)。

DEM-Based Optimization of Roller Surface Structure in High-Pressure Grinding Rolls#br#

WU Changjun^1,2　GUO Shuai^1,2　XIE Guizhong^1,2　LI Hao^1,2　WANG Haoqi^1,2　ZHANG Yuyan^1,2#br# WANG Yuehui³　LIANG Yuanji³#br#

1. Henan Provincial Key Laboratory of Intelligent Manufacturing of High-End Equipment,Zhengzhou University of
Light Industry,Zhengzhou 450002,China;2. School of Electrical and Mechanical Engineering,Zhengzhou University of
Light Industry,Zhengzhou 450002,China;3. Luoyang Mining Machinery Engineering Design and Research
Institute Limited Liability Company,Luoyang 471039,China

Online:2026-04-15 Published:2026-05-09

摘要/Abstract

摘要： 高压辊磨机的辊面结构是影响其破碎效率的关键因素。为探究辊面结构参数对破碎效果的影响规律,
本研究基于Rocky-DEM 平台,采用离散单元法建立了高压辊磨机的数值模型。通过正交试验与单因素试验,系统分
析了辊钉直径、间距比、间隔角度和辊钉高度对辊轮平均受力、平均破碎比及系统能量耗散的影响。结果表明:间隔角
度对辊轮受力和物料破碎程度影响最为显著,而间距比则是主导系统能量耗散的关键参数。单因素分析进一步揭
示,平均破碎比与辊钉直径、间距比及间隔角度负相关,而与辊钉高度正相关。最终确定了最优辊面结构参数组合:辊
钉直径10 mm、间距比1. 6、间隔角度3°、辊钉高度7 mm,该组合下的平均破碎比达5. 30。本研究为高压辊磨机辊面
结构的优化设计与高效运行提供了理论依据。

关键词: 高压辊磨机　, Rocky-DEM　, 离散单元法　, 正交试验　, 单因素分析　, 辊面结构

Abstract: The roller surface structure is a critical factor influencing the crushing efficiency of high-pressure grinding
rolls (HPGR). To investigate the influence of structural parameters on the comminution performance,this study established a
numerical model of the HPGR using the Discrete Element Method (DEM) based on the Rocky-DEM platform. Through orthogonal
experiments and single-factor tests,the effects of stud diameter,spacing ratio,interval angle,and stud height on the average
roller force,mean comminution ratio,and system energy dissipation were systematically analyzed. The results indicate that
the interval angle has the most significant impact on both roller force and the degree of material breakage,while the spacing ratio
is the key parameter governing system energy dissipation. Single-factor analysis further revealed that the mean comminution
ratio is negatively correlated with stud diameter,spacing ratio,and interval angle,but positively correlated with stud height. The
optimal parameter combination was determined as follows:a stud diameter of 10 mm,a spacing ratio of 1. 6,an interval angle of
3°,and a stud height of 7 mm,achieving a mean comminution ratio of 5. 30. This research provides a theoretical basis for the
optimal design and efficient operation of HPGR roller surfaces.

Key words: high-pressure grinding rolls (HPGR),Rocky-DEM,discrete element method,orthogonal experiment,singlefactor
analysis,roller surface structure

中图分类号:

TD451

邬昌军, 　郭　帅, 　谢贵重, 　李　浩, 　王昊琪, 　张玉彦, 　王跃辉　梁远冀. 基于离散单元法的高压辊磨机辊面结构优化研究[J]. 金属矿山, 2026, 55(4): 220-228.

WU Changjun, 　GUO Shuai, 　XIE Guizhong, 　LI Hao, 　WANG Haoqi, 　ZHANG Yuyan, WANG Yuehui　LIANG Yuanji. DEM-Based Optimization of Roller Surface Structure in High-Pressure Grinding Rolls#br#[J]. Metal Mine, 2026, 55(4): 220-228.

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