基于EDEM的圆筒筛设计及其性能研究开题报告

1.1 螺旋输送机和筛分机概述

螺旋输送机是一种不具有挠性牵引构件的连续输送设备，用于短距离输送物料。根据输送物料的特性、要求和结构的不同，螺旋输送机有以下几种机型：水平螺旋运输机、垂直螺旋运输机、可弯曲螺旋运输机和螺旋管运输机等。螺旋输送机在输送过程中不仅能完成揉搓、压缩、搅拌和混合等多种处理过程还能实现变频调速准确控制输送量。目前广泛应用于农业、化工、冶金和码头等行业。

筛分机筛分的工作原理是利用多孔工作面将颗粒大小不同的混合物料进行分级作业，利用筛分可以吧物料加工成成品（独立筛分）；也可以为下道工序做准备（预备筛分）；可以为破碎作业服务（辅助筛分）；也可以脱水、脱泥、脱介。筛分机在不同的行业因所筛选物料性质的不同，会采用相应的筛分方法，常见的有等厚筛、概率筛等等。

1.21.2螺旋输送机和筛分机的工作原理

水平螺旋输送机，当物料加入固定的机槽内时，由于物料的重力及其机槽间的摩擦力作用，堆积在机槽下部的物料不随螺旋体旋转，而只在旋转的螺旋叶片推动下向前移动。

垂直螺旋输送机，垂直螺旋输送机的螺旋体的转速比普通螺旋输送机的要高，加入的物料在离心力的作用下，与机壳间产生了摩擦力，该摩擦力阻止物料随螺旋叶片一起旋转并克服了物料下降的重力，从而实现垂直输送。

筛分机，广义的筛分应包括常见的机械筛分，还应有利用流体将细小颗粒分级的方法。机械筛分一般用于较粗的松散物料，物料颗粒范围一般在100~0.05mm之间。若是1mm以下细粒，由于凝聚粘结而筛分效率很低，所以50~5um的物料需要用流体力学为基础的流体分级机和空气选粉机。还有常用的筛面不知方式是上粗下细的垂直排列方式。

1.31.3垂直螺旋输送机构

垂直螺旋机构由螺旋体、料槽、中间轴承和驱动装置组成。

螺旋体，由螺旋面和螺旋轴连接（主要是焊接）而成的螺旋体是螺旋输送机中最重要的组件，而螺旋面则是螺旋体中最重要的组成部分。螺旋输送机上应用的螺旋面多是由普通钢板冲压成型的螺旋叶片首尾依次焊接实现。对用于磨磋性强烈的物料运输的螺旋输送机,螺旋面可选用扁钢轧制件或铸铁件。为了适应不同特性的物料的输送，螺旋叶片在原有的实体型叶片的基础上又开发了带式、叶片式、齿式等三种类型。

料槽，螺旋输送机料槽多由薄钢板冲压成型，其有圆形和 U 型两种外形可供选择。料槽与螺旋叶片的间隙由螺旋面直径及物料的磨磋性共同决定。

中间轴承，中间轴承又称悬置轴承，作为螺旋轴的中间支承用在长距螺旋输送机中。在输送机的设计制造中，为了中间轴承的装配，螺旋面连续性在中间支承处间断，这使得物料在该处通行横截面减小，叶片推进力丧失，易形成堵塞。中间轴承结构的合理设计对螺旋输送机的高效稳定运行至关重要。

1.41.4垂直螺旋运输机工作原理

垂直螺旋输送机工作时，散粒物料填装入以一定转速旋转的螺旋上，逐渐被加速而转动，在由旋转所产生的离心惯性力作用下物料将向叶片边缘移动，压在输送管壁上，从而使作用于输送管壁上的侧压力增加，输送管壁对物料的摩擦力也随之增大，该摩擦力阻止物料随螺旋叶片一起旋转，使得物料的旋转速度小于螺旋叶片的旋转速度，从而实现物料的上升运动。

1.51.5垂直螺旋输送机和筛分机国内外的研究现状

目前我国没有全国统一的定型产品，只有某些企业为了适应市场的需要自行设计的产品。垂直螺旋输送机螺旋的标准直径系列，一般可参照相应水平螺旋输送机的标准直径系列确定。垂直螺旋输送机的技术参数包括螺旋直径、螺旋转速、输送量和电机功率。若已知输送机的生产率及被输送物料的特性（堆积密度）。螺旋转速的确定由经验公式确定取螺旋的最大许用转速。螺旋输送机的驱动功率包括以下几部分：1使物料提升高高度H时所需要的能量；2由于被运送物料对料槽壁和螺旋面的摩擦所引起的能量消耗；3由于物料内部各颗粒相互间摩擦所引起的能量消耗；4由于物料沿料槽运动造成在推力轴承处的摩擦所引起的能量消耗；5由于中间轴承和末端轴承出摩擦所引起的能量消耗。

2014年高健在《螺旋输送机理及设计方法的研究》中首先分析了螺旋输送机工作过程中物料颗粒的受力和运动情况，并在已有的设计计算理论的基础上结合 ADO 的数据库访问技术以 VB 为开发平台完成了螺旋输送机传统设计方法的软件化。随后，在进一步分析输送机理的基础上针对系列化螺旋输送机阐述了以效率最大为目标螺距优化理论；针对使用频率较低的长距离螺旋输送提出了以螺旋体质量最轻为目标的优化设计理论；针对一般的非标螺旋输送机提出了以驱动功率与输送量的比值最小为目标的优化理论；根据上述优化理论分别建立数学优化模型，创建以VB 编写操作界面，以 MATLAB 优化工具箱函数 mincon 为后台运算程序的交互式参数驱动的优化设计程序。分别选取典型实例在优化设计程序中试算，结果表明通过优化设计后螺旋输送机整体性能都得到了提升。

2011年李海燕在《基于EDEM的垂直螺旋输送机性能参数仿真研究》中通过对散体性能的研究和垂直螺旋输送机输送机理的分析，得出影响垂直螺旋输送机输送效率的因素主要包括散体物料的特性、填充系数、螺距、螺旋的转速等。以离散单元法为依据，应用颗粒仿真软件 EDEM，通过导入垂直螺旋输送机的三维模型，在 EDEM 内建立散体颗粒的真实模型，通过改变垂直螺旋输送机的转速、散体物料的填充系数等来对散体物料在垂直螺旋输送机中的输送状态进行模拟仿真，并对仿真结果进行分析。根据仿真结果得出垂直螺旋输送机输送散体物料时，应根据散体物料的特性来设定填充系数并配以适当的螺旋转速，从而使垂直螺旋输送机具有高的输送效率和低的能源消耗。

螺旋输送机应用行业广泛，华南理工大学的石茂提出在造纸行业中螺旋输送机主要参数的确定，由于在造纸行业中造纸原料多种多样，而且原料的特性随原料的种类、产地、湿度以及备料净化方式效果等各种因素的不同而改变，因此，在确定螺旋输送机的主要参数时，要从其输送机理、物料特性方面入手，通过大量实验数据取得所满足的设计参数

鞍山矿山机械股份有限公司的刘奎胜和谭兆衡在筛分机械的应用和发展一文中对冶金、煤炭和水利电力部门中有关的筛选方法进行总结，并提出了未来筛分机械发展特点：大型化、标准化、通用化、系列化及自动化。

1.61.6 垂直螺旋输送机目前设计制造使用中常见的问题^[11]

螺旋输送机目前仍存在的主要问题是的功耗大、效率低，还有相关研究主要方向是对输送过程进行动态监控和对机构性能进行优化设计 研究主要是对螺旋输送装置的某一项多多项参数进项研究分析，没有结合系统整体进行研究分析，这也与螺旋输送装置参数多，有较大的关系，缺乏的研究方向是对粗饲料的螺旋输送装置的相关研究

1.7 论文研究的目的及意义

通过本次毕业设计，能够垂直螺旋输送机构和筛分机有个全面的认识，对垂直螺旋输送机结构、组成、功能和性能等都有了全面的认识，能够独立的完成设计对自己设计能力和实践能力都有很大的提高，不仅仅在理论上加深认识，更通过自己实际的设计操作使自己的动手能力有了很大的提高。通过本次设计能使我们把先前学习的基础和专业基础课程中所获得的理论知识在实际的设计工作中综合的加以应用，通过毕业设计能够熟练应用有关参考资料、计算图表、手册等相关资料；熟悉有关的国家标准和部颁标准，为以后成为优秀的工程技术人员打下良好的基础，也为以后工作积累一些经验。

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