Aufgabe war die Analyse einer exemplarisch ausgewählten Hammerbrecherbauart. Neben der Weiterentwicklung und Anwendung von mathematisch-physikalischen Berechnungsmodellen und -ansätzen zur Beschreibung der Funktionsweise der Brecher in unterschiedlichen Brecherarbeitsraumbereichen ermöglicht eine solche Analyse die Herleitung von unterschiedlichen Konstruktionsansätzen und Entwicklungsstrategien mit den Zielen, eine Effektivitätssteigerung des Brechers bei preiswerter Produktion zu verwirklichen und neue Einsatzmöglichkeiten aufzuzeigen. Zur Lösung dieser Aufgabe wurde eine kombinierte Vorgehensweise aus experimentellen Untersuchungen an einem hierfür entwickelten maßstäblichen Modellhammerbrecher und theoretischen Analysen mit weiterentwickelten mathematisch-physikalischen Berechnungsmodellen und -ansätzen angewendet. Bei den Laborversuchen wurde eine Hochgeschwindigkeitskamera zur Aufnahme der Hammerkinematik und der Brechgutbewegung vor, während und nach der Zerkleinerung von einzelnen Aufgabegutbrocken eingesetzt. Zur Ermittlung der Kräfte und Energien während der Zerkleinerung von einzelnen Aufgabegutbrocken diente ein speziell entwickeltes Verfahren mit Vorrichtung zur Bestimmung des zeitlichen Verlaufes der Rotordrehzahl während Stoßvorgängen zwischen Hämmern und einzelnen Aufgabegutbrocken.

Rotorschleuderbrecher werden zur Herstellung von Natursteinprodukten eingesetzt. Dabei beeinflussen die konstruktiven, betrieblichen und aufgabebezogenen Größen die Produktqualität entscheidend. Die komplexen Zusammenhänge zwischen den am Zerkleinerungsprozess beteiligten Haupteinflussgrößen und den anwenderspezifischen Qualitätsanforderungen wurden mit Hilfe analytischer und mathematisch-statistischer Methoden untersucht. Die Analyse der physikalischen Abläufe im Brecher ermöglichte ein tieferes Verständnis der Funktionsweise der Maschine. Unterstützt durch experimentelle Untersuchungen an einem Rotorschleuderbrecher wurden die Abhängigkeiten zwischen Einfluss- und Zielgrößen mit Hilfe der Methode der neuronalen Netze modelliert. Die Simulationsmodelle ermöglichen die Vorhersage der Produktqualität, die Optimierung der Parametereinstellung, die Beschreibung des Wirkungszusammenhanges und die Identifizierung der dominanten Parameter von Rotorschleuderbrechern.

Rotorschleuderbrecher werden zur Herstellung von Natursteinprodukten eingesetzt. Dabei beeinflussen die konstruktiven, betrieblichen und aufgabebezogenen Größen die Produktqualität entscheidend. Die komplexen Zusammenhänge zwischen den am Zerkleinerungsprozess beteiligten Haupteinflussgrößen und den anwenderspezifischen Qualitätsanforderungen wurden mit Hilfe analytischer und mathematisch-statistischer Methoden untersucht. Die Analyse der physikalischen Abläufe im Brecher ermöglichte ein tieferes Verständnis der Funktionsweise der Maschine. Unterstützt durch experimentelle Untersuchungen an einem Rotorschleuderbrecher wurden die Abhängigkeiten zwischen Einfluss- und Zielgrößen mit Hilfe der Methode der neuronalen Netze modelliert. Die Simulationsmodelle ermöglichen die Vorhersage der Produktqualität, die Optimierung der Parametereinstellung, die Beschreibung des Wirkungszusammenhanges und die Identifizierung der dominanten Parameter von Rotorschleuderbrechern.

Aufgabe war die Analyse einer exemplarisch ausgewählten Hammerbrecherbauart. Neben der Weiterentwicklung und Anwendung von mathematisch-physikalischen Berechnungsmodellen und -ansätzen zur Beschreibung der Funktionsweise der Brecher in unterschiedlichen Brecherarbeitsraumbereichen ermöglicht eine solche Analyse die Herleitung von unterschiedlichen Konstruktionsansätzen und Entwicklungsstrategien mit den Zielen, eine Effektivitätssteigerung des Brechers bei preiswerter Produktion zu verwirklichen und neue Einsatzmöglichkeiten aufzuzeigen. Zur Lösung dieser Aufgabe wurde eine kombinierte Vorgehensweise aus experimentellen Untersuchungen an einem hierfür entwickelten maßstäblichen Modellhammerbrecher und theoretischen Analysen mit weiterentwickelten mathematisch-physikalischen Berechnungsmodellen und -ansätzen angewendet. Bei den Laborversuchen wurde eine Hochgeschwindigkeitskamera zur Aufnahme der Hammerkinematik und der Brechgutbewegung vor, während und nach der Zerkleinerung von einzelnen Aufgabegutbrocken eingesetzt. Zur Ermittlung der Kräfte und Energien während der Zerkleinerung von einzelnen Aufgabegutbrocken diente ein speziell entwickeltes Verfahren mit Vorrichtung zur Bestimmung des zeitlichen Verlaufes der Rotordrehzahl während Stoßvorgängen zwischen Hämmern und einzelnen Aufgabegutbrocken.

In vielen Bereichen der Tagebautechnik spielt die Zerkleinerung von Material/ -strömen eine wesentliche Rolle, wobei sich je nach Material verschiedene Anforderungen an das Brechersystem ergeben. In Folge dessen werden Brecher auftragsspezifisch, meist für einen speziellen Gesteinstyp oder Einsatzort entwickelt oder modifiziert. Eine aussagekräftige Prognose der im Bruchprozess auftretenden Lasten auf den Brecher ist somit essentieller Bestandteil im Entwicklungsprozess. Ein viel versprechender Ansatz, um das Materialverhalten in der Lastprognose zu berücksichtigen, ist die numerische Simulation des Materialbruchverhaltens mit Hilfe der Diskreten-Elemente-Methode (DEM). Das Verhalten der sogenannten Partikel wird über Kontakt- und bond-Modelle beschrieben und soll das makroskopische Verhalten des jeweiligen Gesteins möglichst realitätsnah abbilden. Die Problematik ist, dass in SimulationX® keine Module zur DEM-Simulation vorhanden sind und umgekehrt in der DEM-Simulationsumgebung LIGGGHTSG® (LAMMPS improved for general granular and granular heat transfer simulations) keine derartige Maschinensimulation möglich ist. Der Ausweg ist die Co-Simulation zweier unterschiedlicher Simulationsumgebungen durch die Nutzung des ,,Functional Mock-Up Interface“-Standards (FMI). Berechnungsergebnis sind die dynamischen Lasten auf den Brecher unter Berücksichtigung des Materialverhaltens. Somit können früher in der Brecherentwicklung Prognosen zu auftretenden Lasten getroffen und Einflussuntersuchungen von Maschinenkonfigurationen zur Effizienzsteigerungen durchgeführt werden, was zuvor auf Grund des Einzelanfertigungscharakters nicht möglich oder nicht wirtschaftlich war.

In vielen Bereichen der Tagebautechnik spielt die Zerkleinerung von Material/ -strömen eine wesentliche Rolle, wobei sich je nach Material verschiedene Anforderungen an das Brechersystem ergeben. In Folge dessen werden Brecher auftragsspezifisch, meist für einen speziellen Gesteinstyp oder Einsatzort entwickelt oder modifiziert. Eine aussagekräftige Prognose der im Bruchprozess auftretenden Lasten auf den Brecher ist somit essentieller Bestandteil im Entwicklungsprozess. Ein viel versprechender Ansatz, um das Materialverhalten in der Lastprognose zu berücksichtigen, ist die numerische Simulation des Materialbruchverhaltens mit Hilfe der Diskreten-Elemente-Methode (DEM). Das Verhalten der sogenannten Partikel wird über Kontakt- und bond-Modelle beschrieben und soll das makroskopische Verhalten des jeweiligen Gesteins möglichst realitätsnah abbilden. Die Problematik ist, dass in SimulationX® keine Module zur DEM-Simulation vorhanden sind und umgekehrt in der DEM-Simulationsumgebung LIGGGHTSG® (LAMMPS improved for general granular and granular heat transfer simulations) keine derartige Maschinensimulation möglich ist. Der Ausweg ist die Co-Simulation zweier unterschiedlicher Simulationsumgebungen durch die Nutzung des ,,Functional Mock-Up Interface“-Standards (FMI). Berechnungsergebnis sind die dynamischen Lasten auf den Brecher unter Berücksichtigung des Materialverhaltens. Somit können früher in der Brecherentwicklung Prognosen zu auftretenden Lasten getroffen und Einflussuntersuchungen von Maschinenkonfigurationen zur Effizienzsteigerungen durchgeführt werden, was zuvor auf Grund des Einzelanfertigungscharakters nicht möglich oder nicht wirtschaftlich war.