螺旋不连续加料装置结构优化与性能仿真

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1、第29卷第3期农业工程学报Vol.29No.32502013年2月TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineeringFeb.2013·农产品加工工程·螺旋不连续加料装置结构优化与性能仿真※罗胜，张西良，许俊，马奎（江苏大学机械工程学院，镇江212013）摘要：为了解决目前螺旋加料装置不连续加料量不稳定、能耗高等问题，开展螺旋不连续加料装置的结构优化与性能仿真研究。首先分析螺旋加料性能指标以及螺旋加料装置不同结构参数对其不连续加料性能影响；其次，以外径100mm螺旋不连续加料作为研究对象，以单位加料量消耗的能量

2、最小为优化目标，选取螺旋体的内径、螺距以及工作转速为优化设计变量，确定对应约束条件，采用随机方向优化算法，得到优化结果是：转速65r/min，内径40mm，螺距85mm。最后，利用离散单元法仿真分析不同内径和螺距对颗粒填充率、加料量变化和加料能耗等加料性能的影响，结果表明：内径50mm和螺距100mm时加料稳定性与能耗综合表现较好，而在内径40mm、螺距85mm时综合性能最好。该研究结果可为加料稳定、低能耗的螺旋加料装置的设计提供参考。关键词：优化，设计，能效，螺旋加料装置，不连续加料，离散单元法，性能仿真doi：10.3969/j.issn.1002-6819.201

3、3.03.033中图分类号：TH132.1；TH139文献标志码：A文章编号：1002-6819(2013)-03-0250-08罗胜，张西良，许俊，等.螺旋不连续加料装置结构优化与性能仿真[J].农业工程学报，2013，29(3)：250－257.LuoSheng,ZhangXiliang,XuJun,etal.Structureoptimizationandperformancesimulationofscrewdiscontinuousfeedingdevice[J].TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEng

4、ineering(TransactionsoftheCSAE),2013,29(3):250－257.(inChinesewithEnglishabstract)了称重比较环节，提高了加料效率，在工业化生产0引言中应用前景广阔。螺旋输送装置作为提水工具大约在两千年以目前螺旋加料装置在使用中还存在以下一些前由阿基米德发明，作为工农业中散装固体物料的不足：由于物料与机槽、螺旋叶片的摩擦以及物料输送、提升和加料装置也有百年历史，但作为不连的搅拌翻动，致使物料颗粒运动复杂，物料输送填续定量加料装置，其在工农业中应用才刚刚引起人充率和加料量不稳定；同时机槽和螺旋叶片磨损严们注意

5、。螺旋不连续定量加料技术是借助螺旋叶片重，叶片对物料有一定的破碎作用，使得输送功率[4-6]的推力将物料沿着机槽进行输送，当螺旋轴在不连消耗增加。因此，开展螺旋不连续加料技术研究，续转动的情况下，通过控制螺旋轴在一定转速下旋优化结构设计，提高其工作性能，对促进螺旋不连转一定角度，将物料沿机槽向前间隔地推移一定续加料技术应用推广具有重要的意义。量，进而实现所需的一定加料量。螺旋不连续加料螺旋加料装置设计主要采用传统的设计方法，[7]技术由于其装置结构简单、成本低、易于维修、密如试算法、类比法、制图法等。这些设计方法存封性强、加料量控制方便等优点，将会越来越广泛在工作量大，

6、费时费力等诸多不足。目前对螺旋加[1-3]地应用。同时，在工业生产中，不连续定量是大料性能研究主要有：1999年A.W.Roberts等建立封量粉粒重要的生产环节，螺旋不连续定量加料将传闭螺旋加料装置容积效率表达式，分析固定的容积[8]统的加料方式由被动计量投料变为主动投料，省去对颗粒运动的影响；2008年JianjunDai等提出生物质螺杆加料新模型,依据螺旋固体塞输送原理，预[9]测了其不同螺旋结构在工作时的加料扭矩变化。收稿日期：2012-08-25修订日期：2013-01-23基金项目：国家自然科学基金资助项目（51175230）；江苏大学高级专螺旋加料未来的发

7、展方向及趋势主要是：低能耗、业人才科研启动基金资助项目（08JDG048）；江苏大学大学生科研立项复合式、智能化、环保型。资助项目（11A374）在此背景下，拟依据螺旋不连续加料特点，通作者简介：罗胜（1988－），男（汉族），湖北枣阳人，主要从事高效节过对不连续加料性能主要影响因素分析，基于传统能机械设计研究。镇江江苏大学机械工程学院，212013。Emial:383473172@qq.com固体输送理论，采用随机方向算法对传统螺旋加料※通信作者：张西良（1964—），男，江苏丹阳人，教授，博士生导师,装置进行结构优化，以满足其不连续定