葉片式拋送裝置拋送機理研究與參數(shù)優(yōu)化.pdf

1、葉片式拋送裝置由于具有結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、容易調(diào)整維修、輸送能力強以及制造成本低等優(yōu)點，因此應(yīng)用范圍非常廣泛。葉片式拋送裝置存在的主要問題是拋送功耗大，拋送效率低且容易堵塞。論文針對目前國內(nèi)外對物料拋送機理研究中存在的不足，通過理論分析、計算機仿真模擬以及試驗研究對物料的拋送機理進(jìn)行了研究。在此基礎(chǔ)上，對葉片式拋送裝置的結(jié)構(gòu)及運動參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。 (1)采用計算流體力學(xué)軟件FLUENT對不同參數(shù)葉片式拋送裝置的氣流流場進(jìn)行了三維

2、數(shù)值模擬，獲得了氣流流場的基本特征。通過與氣流流場試驗研究結(jié)果比較表明，利用FLUENT對葉片式拋送裝置氣流流場進(jìn)行模擬分析的結(jié)果是正確的。研究發(fā)現(xiàn)，氣流流場的分布影響物料的拋送和所消耗功率，且拋送葉輪轉(zhuǎn)速越高，出料直管處的氣流速度越大，平均拋送距離越遠(yuǎn)。在此基礎(chǔ)上，對拋送葉輪的葉片數(shù)、葉片傾角以及圓形外殼出口處的圓弧半徑進(jìn)行了優(yōu)化。優(yōu)化結(jié)果為:4葉片、圓形外殼、后傾10°葉片更有利于拋送，且出口處圓弧半徑不宜太大。 (2)采用

3、理論分析、虛擬樣機技術(shù)與高速攝像技術(shù)相結(jié)合的方法對物料沿拋送葉片的運動規(guī)律進(jìn)行研究，獲得了對物料拋送及所消耗功率起決定作用的物料拋出角和物料離開拋送葉片時速度的變化規(guī)律及影響因素，并得到物料的最佳拋出角范圍為80°～130°。建立了物料沿拋送葉片運動的ADAMS模型，為了綜合考慮物料間的相互作用以及氣流對物料的作用引入當(dāng)量摩擦系數(shù)，通過與高速攝像試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析計算得到當(dāng)量摩擦系數(shù)的值，進(jìn)而對ADAMS模型進(jìn)行了修正。 (3

4、)通過高速攝像研究表明，在拋送葉片帶動物料運動過程中，部分物料沿葉片滑移到葉片末端后離開葉片；另一部分物料沿葉片滑移了一段后就離開了葉片，在慣性及拋送葉輪內(nèi)氣流的作用下，沿圓形外殼出料口向出料直管運動，其中部分物料運動到出料口之前與下一葉片相遇，又被此葉片撞擊、帶動，直至運動到出料口。 (4)為了降低拋送功耗，提高拋送效率，采用試驗研究、理論分析與虛擬樣機技術(shù)相結(jié)合的方法對所消耗功率進(jìn)行了研究，對拋送葉輪的結(jié)構(gòu)及運動參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)

5、化分析。建立了葉片式拋送裝置所消耗功率、比功耗以及拋送效率表達(dá)式，并利用所修正的ADAMS模型對拋送葉輪結(jié)構(gòu)及運動參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。通過與試驗結(jié)果進(jìn)行比較分析，說明所修正的ADAMS模型及利用虛擬樣機技術(shù)所進(jìn)行的優(yōu)化分析是可信的。結(jié)果表明:當(dāng)葉輪外徑為700mm，轉(zhuǎn)速從650r/min增加到1050r/min(葉片末端線速度從25 m/s增加到40m/s)，功耗及比功耗增加2～3倍；葉片前傾角從前傾5°增大到25°，比功耗增加5.5％～6

6、3.5％；葉片后傾角從后傾5°增大到25°，比功耗增加3.5％～12.7％，增加幅度較?。蝗~片為徑向葉片且轉(zhuǎn)速為650r/min時比功耗最小:徑向葉片各轉(zhuǎn)速的拋送效率范圍為65％～69.5％，其中轉(zhuǎn)速為950r/min時拋送效率最高。 (5)為了獲得物料流經(jīng)出料直管及偏轉(zhuǎn)彎管的運動規(guī)律，結(jié)合試驗研究建立了物料流經(jīng)出料直管的動力學(xué)模型，并在引用物料流經(jīng)偏轉(zhuǎn)彎管動力模型的基礎(chǔ)上，利用MATLAB對其進(jìn)行數(shù)值求解。為進(jìn)一步優(yōu)化出料直管

7、及偏轉(zhuǎn)彎管的結(jié)構(gòu)參數(shù)奠定了基礎(chǔ)。 (6)對物料運動速度和相應(yīng)位置的氣流速度進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)從離開葉片到進(jìn)入出料直管階段，物料向上速度大于相應(yīng)氣流速度，物料主要靠葉片拋扔獲得的能量來運動；進(jìn)入出料直管后，物料向上速度小于相應(yīng)氣流速度，主要靠慣性和氣流協(xié)助來輸送物料?？傊锪现饕咳~片拋扔和氣流輔助輸送來拋送。 (7)葉片后傾角為10°時比徑向葉片的功耗增加了6.12％，而拋送距離增加了16.16％。實際生產(chǎn)中當(dāng)不要求遠(yuǎn)距離