基于edem软件的前曲叶片抛丸器运动分析

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1、基于EDEM软件的前曲叶片抛丸器运动分析刘洋李庆忠江南大学机械工程学院摘要：以某型抛丸清理机的抛丸器为例，通过建立力学模型和理论计算，分析弹丸在前曲叶片上的运动状态；以离散元软件EDEM为工具分析了前曲叶片抛丸器弹丸的运动规律，与理论计算结果对比，验证模型正确性;与直线叶片和后曲叶片抛丸器对比，分析了前曲叶片的优点和叶片曲率半径以及叶片轮转速对抛丸效果的影响，为前曲叶片抛丸器的设计和抛丸清理工艺参数的优化提供依据。关键词：抛丸器;叶片;EDEM;仿真;作者简介：刘洋（1989-），男，江苏连云港人，工学硕士，主要从事非标工程设计。收稿日期：2016-02-24Kin

2、eticAnalysisofShotBlastiniMachinewithForwardCurveBladesBasedonEDEMLIUYangLIQingzhongSchoolofMechanicalEngineering,JiangnanUniversity;Abstract：Thispapertakesatypeofshotbiastingmachineasanexample,analyzesthemotionstateoftheprojectileintheforwardcurvedbladeandusesthediscreteelementsoftwar

3、eEDEMasatooltoanalyzethemotionlawofprojectilesinthebiastingimpel1erswithforwardcurvedblades.ComparedwiththetheorcticallycalculatedresuIts,thecorrectnessofthemodelisverified.Andthenthelinearbladeiscomparedwiththebackwardcurvebladeandtheadvantagesoftheforwardcurvedbladeandtheeffectofther

4、adiusofcurvatureofthebladeandrotationrateoftheimpel1eronshotblastingareanalyzed.Thebasisisprovidedfordesigningthebiastingimpellerwithforwardcurvebladesandoptimizingtheparametersoftheshotblasting.Keyword：shotblastingmachine;blade;EDEM;simulation;Received：2016-02-240引言前曲叶片属于曲线抛丸器叶片，其结构特点

5、是叶片为圆弧形并且向叶片轮旋转方向弯曲。与相同内外径的肓线叶片和后曲叶片相比，在相同转速下，前曲叶片加速的弹丸具有更高的最大速度，抛丸器内部空气涡流小，抛射效率高。此外，前曲叶片还有弹丸分布均匀和噪声低的优点。缺点是叶片受力更大，尤其是叶片外端，因此磨损比较严重，前苏联学者萨威林甚至因此提出前曲叶片应该遗弃。但是随着材料和热处理工艺的进步，前曲叶片的寿命大大提高，因此对前曲叶片的研究具有重要现实意义。国内外有很多关于前曲叶片的研究报道。阎荫槐m和徐金鸿止1等在曲线叶片的研究屮对前曲叶片做了理论分析;匡文彦血等提出了前曲叶片弹丸速度和叶片压力的一种计算方法;G.l.M

6、ylona£n等人用数字模拟的方法研究了抛丸处理过程；李微回和刘元林等结合ANSYS有限元软件，对叶片受力和使用寿命进行了研究;侯琳宜和游小平回运用离散元法对直线叶片抛丸器中弹丸的运动状态进行了分析。但是对于曲线叶片抛丸器尤其是前曲叶片抛丸器内弹丸的运动鲜有研究。本文运用离散元方法，结合离散元软件EDEM,研究弹丸粒径和叶片轮转速对前曲叶片抛丸器抛射的影响。1弹丸运动方程弹丸在叶片上的受力情况如图1所示。根据牛顿第二运动定律得:又因为:代入式（1）得到弹丸在前曲叶片上的微分方程为:旻岁弹丸在抛色器叶片上运动时既有滚动又有滑动，但是大量研究表明•只考虑滚动摩擦和滑动摩

7、擦两种情况下弹丸的运动状态可以看作是相同的。因此可以假设弹丸在叶片上做滑动，则有F「二fN。所以，在考虑摩擦力情况下有：’忽略摩擦力时，得出的弹丸的速度和所受的压力比实际值偏大，但是相差很小。所以，在求解微分方程的时候，可以假设摩擦力f二0,代入初始条件t二0时，v沪0,P=R„（心为叶片内径）,以及图1的儿何关系，可以求得：取P二Rb（Rb为叶片内径）吋，即可求得弹丸离开叶片吋的绝对速度。2离散元仿真及结果分析2.1抛丸器模型建立及EDEM仿真参数设f通过SolidWorks建立简化线材抛丸清理几何模型（图2）。由于弹丸运动主要由分丸轮，定向套和叶片决定，因此