土压平衡盾构双螺旋输送机力学机理简析

螺旋输送机是土压平衡盾构的重要组件,对维持盾构开挖面土压平衡起着至关重要的作用。通常一台土压平衡盾构中只配备一节螺旋输送机,但近来在一些水土压力较大的地区采用土压平衡盾构时,一节螺旋输送机难以平衡地层压力,利用双节串联螺旋输送机来解决土压平衡问题。根据土压平衡原理,建立了双节串联螺旋输送机的力学模型,得出双节串联螺旋输送机底部压力在静力平衡条件下的力学表达式,并在此基础上讨论了双节串联螺旋输送机底部压力与其设备参数及渣土性质参数的相关关系,为合理设计、改造、选用和评价土压平衡盾构双节串联螺旋输送机提供了一个简便的方法。

生物质螺旋输送过程静力学分析及数值模拟

物料输送机理研究是输送机结构设计及其他相关研究的理论基础。假设一变直径变螺距螺旋内的木屑为整体,对其5个受力面进行分析,建立了螺旋输送机工作过程的力特性模型。在此基础上基于ANSYS对不同结构参数的螺旋轴进行静力学分析,考察螺旋轴结构对其应力与应变分布的影响。研究结果表明,螺旋叶片最大应力值出现在叶片根部,应变最大值出现在叶片外缘;在输送能力和下料长度均相同的情况下,3种螺旋轴等效应力与形变位移均呈现沿轴向逐渐增大的趋势,其中两圆锥螺旋轴的增幅相近且大于圆柱螺旋轴。变直径变螺距螺旋轴应力与应变均小于等直径变螺距及变直径等螺距螺旋轴,更适合作为进料螺旋轴。研究结论可为螺旋输送机螺旋轴的选型提供参考。

土压平衡盾构螺旋输送机力学模型简析

利用土压平衡原理,建立了土压平衡盾构螺旋输送机的力学模型,推导出螺旋输送机底部压力在静力平衡条件下的力学表达式,讨论了螺旋输送机底部压力与其设备参数及渣土性质参数的关系,为合理设计、改造、选用和评价土压平衡盾构螺旋输送机提供了一个简便的方法.

揉碎玉米秸秆螺旋输送理论模型分析与试验

针对农业纤维物料螺旋输送机理不明确、输送功耗大、生产率低等问题,该文对揉碎玉米秸秆的螺旋输送过程进行理论分析,建立了同时考虑物料的压缩特性、螺距的变化及螺旋轴离心力作用的物料所受压力、螺旋输送装置的生产率和功耗的数学模型,并通过轴向推力、生产率和功耗试验数据修正了上述模型。结果表明,当喂入量30 kg/min、转速58 r/min、螺距在160～300 mm的范围内变化时,压力、生产率和功耗的理论值与实测值的相对误差分别在11.7%、8.6%和5.9%以内;当螺距250 mm、喂入量30 kg/min、螺旋轴转速在58～148 r/min的范围内变化时,压力、生产率和功耗的理论值与实测值的相对误差分别在5.1%、6.9%和5.4%以内;当螺距250 mm、转速58 r/min、喂入量在10～70 kg/min的范围内变化时,压力及生产率和功耗的理论值与实测值的相对误差分别在5.9%、5.8%和5.2%以内。该研究为适合输送农业纤维物料的螺旋输送装置的设计及生产提供较为精确的理论依据。

垂直螺旋输送机螺旋叶片磨损模型分析

垂直螺旋输送机在长时间输送煤料后,螺旋叶片会产生严重的物料磨损。现有磨损模型无法直接对垂直螺旋输送机上螺旋叶片的使用寿命进行预测。因此,基于Archard模型并采用连续介质假设的方法建立了螺旋叶片磨损模型。该螺旋叶片磨损模型可用于预测在不同工况下垂直螺旋输送机螺旋叶片的磨损,比如不同转速、填充率和螺距。可为螺旋叶片寿命的预测提供可靠的计算模型。

奶牛饲喂装置中螺旋输送器的设计及三维造型

螺旋输送器用于物料输送过程的设计在设计资料中较为常见,但它应用于奶牛饲喂装置时,从设计角度讲有许多特殊性。螺旋输送器的主要尺寸及动力参数设计得是否合理,将直接影响到物料的计量精度。为此,对奶牛饲喂装置中螺旋输送器的设计做了较为详尽的论述,并对其三维造型过程进行了简要的论述。

垂直螺旋输送机操作参数的优化设计与验证

为了揭示操作参数与性能参数之间的内在关系,从而反映出其内在规律。最小二乘拟合方法与Matlab优化函数相结合,采用EDEM软件获取试验指标的数值,推导出操作参数与性能参数之间的响应面模型,分别选取多项式函数、指数函数对性能指标的响应面模型进行分析,通过对比不同拟合方法下的相对误差,结果表明:对于输送量采用一次多项式函数误差最小,对于能量耗散采用二次多项式函数误差最小。并使用能量耗散和输送量为目标函数,得出一组较好的操作参数,通过实验验证了优化后操作参数的可行性。研究成果对输送机操作参数的选取具有一定的参考价值。

变径变螺距螺旋轴参数化模型及性能仿真

在保证料流均匀的条件下,建立变径变螺距螺旋轴参数化设计的计算模型,给出螺旋轴参数化设计的工程应用实例。然后根据基于面积平均加权函数的混合理论,建立在所设计螺旋轴驱动下物料流动的三维分析模型,通过数值模拟与分析,研究螺旋轴工作转速、螺径/螺距比对物料三维流动和混合均化效果的影响,探讨螺旋轴工作转速与物料输送性能之间的关系,得到螺旋轴流场的面积平均加权函数的分布云图及相应的结论,为变径变螺距螺旋轴的结构设计提供了理论依据。另外利用本研究内容所生产的变径变螺距螺旋轴已在企业中得到应用。

垂直螺旋输送机生产率计算模型的修正

为使垂直螺旋输送机的生产率计算模型更符合实际生产情况,在单质点法分析的基础上,以细沙为物料进行实验,考察螺旋转速、取料头转速及细沙垂直输送速度对生产率的影响;基于计算模型推算输送管内物料的填充率,利用MATLAB函数拟合功能,得到生产率与螺旋转速、取料头转速的定量关系式,结合实验测得的垂直输送速度,完成生产率计算模型的修正。结果表明:生产率随垂直螺旋转速的增大而增大,且增长幅度逐渐降低,随取料头转速的增大而近似线性增大;修正后的模型能较为准确地预测垂直螺旋输送机的生产率,平均计算误差在10%以内。

基于离散元法修正散料垂直螺旋输送运动模型

考虑到散体的流动特性对垂直螺旋输送性能的影响,通过建立散体颗粒垂直输送周期几何模型,运用离散元法模拟分析了散体在输运过程中的运动规律,研究了螺旋输送机不同转速对散体颗粒旋转角速度分布的影响,评估了传统颗粒角速度预测模型的准确性并进行了修正。研究结果表明:颗粒的角速度分布不仅与径向位置有关,还和垂直高度存在着密切的联系,传统预测模型存在明显的缺陷;修正后的预测模型与仿真计算的误差值在7%以内,体现了修正后的预测模型具有较好的适用性。这对进一步准确预测垂直螺旋输送机的性能具有重要意义。

沥青混合料离析率仿真方法及转运车模型试验研究

在分析沥青混合料转运车的工作原理及作用的基础上,研究了用于预测沥青混合料在转运车螺旋搅拌器中的离析率的神经网络RBF(RadialBasisFunction)算法,并进行了仿真计算.根据相似理论,设计了转运车模型,试验揭示了螺旋搅拌器结构参数对改善沥青混合料离析程度的影响.实验数据仿真结果误差分析表明,RBF算法可对沥青混合料在转运车螺旋搅拌器中的离析率进行预测,为沥青混合料转运车的设计与开发提供了理论依据.

立体车库用新型搬运器横拉机构振动特性分析

提出了一种平面移动式立体车库用新型搬运器设计方案。建立了新型搬运器横拉机构的动态振动模型,分析及确定了模型关键参数的数值,对该动力学模型进行了求解,最终得到了该横拉机构的主要固有频率,并计算了横拉机构工作频率以及同步带传动多边形效应引的起动载荷激振频率。结果表明,横拉机构工作频率避开了系统轴向固有频率;动载荷的激振频率,避开了扭转固有频率。运用ANASYS有限元分析软件对该横拉机构虚拟样机模型进行了模态分析,得出了和理论计算结果一致的前五阶固有频率,论证了该新型搬运器横拉机构结构动态性能合理性。

基于离散元法的螺旋叶片磨损分析

为了研究垂直螺旋输送机上核心部件螺旋叶片的严重磨粒磨损问题,基于离散元法采用Archard磨损模型对螺旋叶片在不同工况下的磨损进行仿真研究。结果表明,螺旋叶片的转速对螺旋叶片的磨损影响十分明显,且磨损增长趋势随着转速的提高而增大;随着填充率的增大,螺旋叶片的磨损量同样增加,但磨损量的增长趋势不大。不同工况下的磨损分析可以为垂直螺旋输送机的设计、生产提供数据参考。

基于EDEM的粮食垂直螺旋输送机性能分析

针对粮食垂直螺旋输送机的性能进行问题分析,建立了粮食垂直螺旋输送机的三维模型。选取输送机的螺距、叶片直径与轴径作为结构参数,选取运行转速与粮食填充系数作为运行参数,选取粮食输送流量与运行能耗作为性能指标,基于离散元仿真软件EDEM与正交试验法原理对粮食输送机的输送过程进行了仿真实验。根据最小二乘法原理,通过MATLAB软件数据拟合程序建立了输送量和能量耗散指标的响应面模型,从而得到了垂直螺旋输送机结构参数与运行参数对性能指标的影响关系。该研究对粮食垂直螺旋输送机的结构参数设计具有一定指导意义。

水平螺旋输送机槽体的模态分析与优化

水平螺旋输送机槽体是水平螺旋输送机的主要构件之一,承担着支撑螺旋体传输物料和固定作用,槽体刚度直接影响传输过程的稳定性和可靠度,而影响槽体刚度的是槽体本身的固有频率,即模态参数。针对某型号的水平螺旋输送机的槽体,建立槽体的振动学方程,利用ANSYS的模态分析方法,对槽体进行模态分析,结果表明:通过法兰折弯、焊接固定角钢、侧边滚筋的方式可提高槽体刚度,为槽体的结构设计和进一步的优化设计提供理论依据。

筒式烘干机搅龙主要参数优化设计

通过对物料运动和受力分析 ,建立了以搅龙体积最小为目标函数的数学模型 。

土压平衡盾构螺旋排土器模型机的研制

螺旋输送机是土压平衡盾构隧道掘进机的重要组成部分,具有排土、保压调压、稳定开挖面和控制地表沉降和隆起的功能。盾构模型螺旋输送机是研究渣土力学特性一种重要途径,模型机结构虽简单,但是设计较为复杂。通过几何结构分析,推导出了螺旋叶片的设计方法;结合螺旋输送机驱动扭矩计算公式,得到了减速电机的选型依据;由螺旋输送机体积输送率公式,设计了试验用渣土箱尺寸。基于盾构模型螺旋输送机设计理论,加工了室内试验样机。改性渣土的力学特性试验,验证了设计方法的正确性和有效性,为模型螺旋输送机的优化设计提供理论依据。

基于Herschel-Bulkley流变模型的盾构螺旋输送机保压性能

为准确预测土压平衡式盾构螺旋输送机的保压性能,假定渣土为黏塑性流体材料,对螺旋输送机的进出口压差进行了理论分析,从能量转化的角度解释了保压能力的来源.采用计算流体力学模拟方法对螺旋输送机内渣土的运输进行了定常流计算,其中Herschel-Bulkley模型用于描述渣土材料的流变行为,且运用多重参考系法充分考虑了螺旋叶片的旋转作用,得到了渣土流变参数及螺旋输送机工作参数对保压性能的影响规律,并将模拟结果与室内模型试验结果进行了对比.研究表明:渣土的屈服应力、黏度指数及幂律指数越大,螺旋输送机保压性能越优异,其中黏度指数及幂律指数的影响较为明显;螺旋输送机机械能损失量与螺旋转速和出渣效率基本成正比,转速越快,出渣效率越高,则保压性能越优异,可用二元线性回归模型估测机械能损失量与螺旋转速和出渣效率之间的关系;模拟结果与试验结果的趋势基本一致,Herschel-Bulkley流变模型用于计算螺旋输送机保压性能基本可靠,但模拟结果对保压性能的预估偏保守.基于数值计算结果,提出了螺旋输送机保压性能的优化流程.

等螺距阶梯螺径螺旋宽幅摊铺布置研究

为了研究等螺距阶梯螺径螺旋叶片在宽幅摊铺机上的布置问题,通过运动学分析,建立了流量修正系数与螺旋叶片直径之间的表达式、流量系数与料位系数之间的表达式;建立了宽幅摊铺等螺距阶梯螺径螺旋叶片布置整数线性规划模型,得出螺旋叶片布置仅决定于摊铺宽度的结论,并确定了从9m到12m宽幅摊铺时螺旋叶片布置方案;对12m宽幅摊铺机进行足尺试验,分别调节物料流量系数为1/2、2/3和1,对比了等螺距阶梯螺径螺旋和等螺距等螺径螺旋的摊铺离析情况;试验结果表明:在各级流量系数下,阶梯直径螺旋的摊铺层均匀性显著高于等直径螺旋;随着材料流量系数增加,摊铺均匀性随之提高,在流量系数高于70%时,提高程度变缓慢,可以认为处于最佳范围。

带式输送机中螺杆张紧装置的设计

通过分析确定螺杆移动和螺母旋转来实现调节张紧装置的形式。重点介绍了带式输送机中螺杆张紧装置的设计方法和设计步骤,并用这两种调节形式对螺杆的稳定性进行了分析校核。借助ANSYS建模仿真分析,为螺杆设计计算提供了理论依据和校核方法。