散体物料转载溜槽的研究.pdf

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1、第２期（总第２０１期）机械工程与自动化No．２２０１７年４月MECHANICALENGINEERING&AUTOMATIONApr．文章编号：１６７２‐６４１３（２０１７）０２‐００２４‐０２散体物料转载溜槽的研究刘波，程相文（华北理工大学机械工程学院，河北唐山０６３００９）摘要：针对港口等场所散料转载过程中频繁出现阻塞、粉尘等不利于生产的状况，应用离散单元法对散体物料的转载过程进行仿真分析，在三维软件中建立转载站的几何体模型并导入到EDEM软件中进行仿真，比较不同参数下结构的受力与物料分布情况。仿真得出了最优

2、的集料板角度与最优的溜槽曲率半径。关键词：转载站；散体物料；转载溜槽中图分类号：TP３９１畅７文献标识码：A0引言建完整的颗粒模型，如图１所示。转载溜槽是一种在散装物料输送系统中起到导流和变向作用的设备。譬如在散料输送过程中由于工艺装置的高度不同，物料就要凭借溜槽的斜度及自身重力，从一个装置落进另一个装置。在散装物料转载过程中，常会出现阻塞、磨损和粉尘等现象。研究人员运用离散单元法对不同工况下的散状物料转载过程进行了仿真，研究物料在转载过程中的运动过程，为转运溜槽结构的优化和研究提供依［１－３］据。GrimaA

3、P和WypychPW运用DEM方法对DEM图１颗粒模型与颗粒填充参数与接触模型进行研究，得出采用较大的颗粒尺寸运用EDEM软件进行参数设定并仿真，仿真过程［４］和密度能够得到更加准确的结果。AiJ等运用如图２所示。为了提升仿真的可信度，对颗粒尺寸进DEM方法数值模拟散状颗粒物料，分析指出形成休止一步划分，设定１２０mm为颗粒的基础粒度，所占比例角的主要因素是滑动摩擦和滚动摩擦，影响其大小的为７０％；粒度１００mm的颗粒所占比例１０％；粒度５０［５］主要因素是颗粒尺寸和容器口径。太原科技大学的mm的颗粒所占比例５

4、％；粒度１５０mm的颗粒所占比蒋权、李小博等人运用DEM方法分析物料在转载站中例１５％。［６］的运动，通过比较得出转载角度对物料碰撞的影响。1建立转载系统三维模型并进行仿真EDEM软件是基于离散元法对离散颗粒进行仿［７］真模拟的CAE软件，具有仿真功能并且使颗粒运动［８］可视化，能够更加清晰地反映颗粒与结构的关系。本文应用三维软件建立固体结构的三维模型，导入颗粒的CAD模型描述颗粒外形，再添加颗粒的物理与力学性质最终得到颗粒的模型。３仿真数据如下：矿石比重为４０００kg／m，粒度为６０mm～１２０mm；输送带运

5、量为８０００t／h，带宽为图２仿真过程１５００mm，带速为４．０m／s；转载站转角为９０°。2仿真数据的分析在CREO软件中建立转载站和受料输送带的三物料在进入转载系统时首先接触到的是集料板，维几何体模型并将模型导入到EDEM软件中。运用集料板与竖直平面的角度不同直接导致物料流动轨迹CREO软件建立颗粒模型并导入EDEM中进一步构的不同。通过比较不同集料板角度情况下的料流情况河北省自然科学基金资助项目（E２０１２２０９０１２）收稿日期：２０１６‐０８‐１８；修订日期：２０１６‐１２‐２６作者简介：刘波（１９９０

6、‐），男，河北涿州人，在读硕士研究生，研究方向：数字化设计。２０１７年第２期刘波，等：散体物料转载溜槽的研究·２５·（见图３），并结合导料槽所受冲击（见表１），确定适合半径为８０００mm时最优圆心角为８１．７°；半径为的角度值。１００００mm时最优圆心角为８３．５°；半径为１２０００mm由图３可知：过小的集料板角度不但会使集料板时最优圆心角为８５．５°。受冲击过大，还会使物料自由落体距离增大，从而产生表１导料槽受力均值大量粉尘并带来较大的冲击磨损；过大的集料板角度集料板角度对比项则会产生料流不集中的现象。导料槽

7、受力情况直接反１５°２０°２５°映集料板角度的合理性。表１为稳定状态导料槽受法向力（N）６２１．７６４１８．４８４２７．９３力，可见随着集料板角度的增大导料槽受力减小。综切向力（N）３１１．４３２０３．８２２１０．２８合考虑集料板角度选用２０°较为适中。图４溜槽出口处物料图５受料输送带物料速度测量分布测量图３不同集料板角度下料流轨迹溜槽所受冲击力的大小是衡量设计合理性的重要分别测量溜槽出口速度与受料输送带的物料分布指标。通过比较不同半径溜槽受力（如图７所示），可以情况，如图４、图５所示。得出半径为６０００mm不

8、同看出，半径较大的溜槽所受法向力与切向力相对较小。圆心角的溜槽对应出口的物料速度，如图６所示，其中结合表２中受料输送带的受力情况，可知半径大小对溜最为适中的溜槽圆心角为７９°。经过同样的方法得出：槽受力、受料输送带受力与物料分布情况均有影响。图６不同圆心角溜槽的出口物料速度比较图７溜槽半径R不同时的受力比较物料在受料输送带上的分布体现了转载系统的稳参考文献：定性，较平均的物料分布是合格