基于EDEM的裝載過程仿真研究.pdf

1、裝載阻力是鏟裝過程中物料對鏟斗的反作用力,其包含鏟斗水平插入階段的插入阻力和提升階段的鏟取阻力兩部分。裝載阻力的存在,一是影響裝載效率,二是影響能量消耗和鏟裝成本,因此進(jìn)行裝載阻力形成機(jī)理的研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。離散元理論的發(fā)展為研究機(jī)械-散體顆粒系統(tǒng)的作用機(jī)理提供了理論基礎(chǔ),并取得了一些應(yīng)用成果。本文以離散元理論為基礎(chǔ),應(yīng)用離散元軟件EDEM,按照物料特性建立物料料堆,導(dǎo)入鏟斗模型,進(jìn)而建立裝載過程的仿真模型,應(yīng)用正交實(shí)驗(yàn)的基本方法

2、進(jìn)行仿真方案設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)了鏟裝作業(yè)的全過程仿真。通過仿真,首先對鏟裝作業(yè)時(shí)的物料運(yùn)動特性進(jìn)行了直觀分析,闡明了物料變形對鏟斗的阻礙作用;其次,研究了物料粒徑、物料堆高和鏟斗斗寬等因素對裝載阻力形成的影響,分析了在不同因素影響下,裝載阻力的變化特性,得到了以下結(jié)論:
　　(1)建立的仿真模型合理可行。把鏟斗模型導(dǎo)入到EDEM軟件建立的料堆模型中,實(shí)現(xiàn)鏟裝物料的全過程仿真。仿真結(jié)果與經(jīng)驗(yàn)公式、土力學(xué)推導(dǎo)公式和相關(guān)學(xué)者的實(shí)物試驗(yàn)結(jié)果數(shù)值相

3、近,變化趨勢基本一致,驗(yàn)證了仿真模型的正確性;
　　(2)直觀地觀察到密實(shí)核和剪切滑移面的存在。通過物料運(yùn)動特性分析,并結(jié)合軟件截圖發(fā)現(xiàn),密實(shí)核處于不斷產(chǎn)生又被不斷破壞的狀態(tài);對于剪切滑移面,顆粒越大,表現(xiàn)的越不明顯;
　　(3)對仿真結(jié)果的進(jìn)一步數(shù)據(jù)處理發(fā)現(xiàn),鏟斗水平插入階段的插入阻力與插入深度間的關(guān)系可以用指數(shù)關(guān)系式進(jìn)行表達(dá);
　　(4)通過對三個(gè)單一因素的仿真分析,發(fā)現(xiàn)裝載阻力隨物料粒徑、物料堆高和鏟斗斗寬的變化