Effect of Rotation and Revolution on Performance of Blade-Free Planetary Mixer

In this study, flow structures and mixing performance in a blade-free planetary mixer, which combines rotation and revolution motions inside a cylindrical vessel, are numerically investigated. Flow fields in the mixer vessel are simulated in a single rotating reference frame with various revolution speeds and a fixed rotation speed. The mixing process is investigated by a Lagrangian particle tracking method and the mixing performance is evaluated based on particle concentration. The results of the numerical simulations show that a vortical flow with an axis inclined with respect to the rotation axis of the vessel is generated by the combined influence of the rotation and revolution motions. The flow structure and vortical flow intensity vary as a function of the precession rate, which is the ratio of the revolution speed to rotation speed. The mixing performance of the blade-free planetary mixer is found to be maximum at aspecific precession rate.

基于全型面补偿的叶片弯曲回弹控制研究

为了研究高强度钢板在弯曲成形后的回弹变形,以某搅拌机叶片为研究对象,采用全型面迭代补偿法对叶片弯曲回弹进行数值模拟与实验研究。首先利用CAE软件对叶片弯曲成形进行数值模拟,并得到其型面关键点的回弹量;然后通过弯曲实验测其型面上对应关键点的实际回弹量;再将模拟回弹量与实测回弹量进行对比,来验证数值模拟的可靠性;最后将模拟回弹量对叶片模具型面先后进行两次全型面迭代补偿,最终将其弯曲后的回弹量控制在所允许的公差范围内。研究结果表明:模拟结果与试验结果在型面关键点的回弹量基本一致,全型面迭代补偿法能有效地控制制件的最终回弹量。

矸石胶结充填二级搅拌机优化设计及仿真分析

针对连采连充矸石胶结充填系统在长城六矿的工程应用中,二级搅拌机的出浆口时常堵塞的问题,采用Fluent欧拉多相流模型和可实现性k-ε湍流模型,运用滑移网格法对搅拌机中的固液两相流进行了瞬态模拟,并根据输出结果分析了堵塞原因,确定了优化指标。在此基础上,分别研究了转速、叶片倾角、叶轮直径和叶轮数对搅拌效果的影响,发现:提高转速、在45°以内增大叶片倾角、适当增加叶轮直径和叶轮数有助于改善搅拌效果,缓解堵塞现象,最终将二级搅拌机的优化方案确定为转速75 r/min、叶片倾角34°、叶轮直径1.3 m和5层叶轮,有效降低了罐底固液两相流的密度,提高了出浆口处灰浆的流动性。

犁刀混合机动轴密封失效原因分析与研究

针对犁刀混合机工作介质为粉末物料时动轴密封失效问题,根据动轴密封试验结果及动轴密封原理展开失效原因分析。结果表明,密封气体出口压力大于工作介质压力、密封气体出口压力沿圆周方向均匀性、气密封通道宽度尺寸b沿圆周方向均匀性等3个条件,是保证犁刀混合机动轴密封性能的关键。在此基础上,再采用理论计算及有限元仿真相结合的方法对动轴密封失效原因展开进一步分析,根据分析结果分别从动轴密封设计、制造角度提出了犁刀混合机动轴密封失效的解决方法;最后通过试验验证了解决方法的正确性。试验结果表明,在动轴密封密封气体出口压力、配气环等设计符合要求的情况下,气密封通道宽度尺寸b沿圆周方向的偏心量为0.1 mm时,其连续密封时间分别是偏心量为0.3,0.6 mm时的3倍、13倍,即通过降低气密封通道宽度尺寸b沿圆周方向的偏心量,对提高动轴密封装置的密封性能有显著效果。研究成果对犁刀混合机动轴密封设计及应用具有一定指导意义。

桨叶结构参数对双行星搅拌混合过程的模拟影响

为探究双行星搅拌机桨叶结构参数对锂电池浆料混合过程的影响,以3 L锂离子电池浆料双行星搅拌机为研究对象,采用standard k-ε模型,通过动网格法开展结构参数对搅拌过程中混合特性影响的数值模拟。结果表明:桨叶的结构参数对循环性能、剪切性能和功率特性均有影响,随着桨叶螺旋角的增大,双行星搅拌机的轴向循环能力提高,径向循环能力降低,且增大螺旋角与减小间隙会增强搅拌机的剪切性能同时增大功耗;在3个混合性能评价指标中,剪切性能受影响最显著,结构参数对剪切特性影响的主次顺序为桨叶螺旋角>桨叶间隙。通过正交试验分析,最优组合为桨叶螺旋角50°、桨叶间隙6 mm。

叶片排列角度对三螺旋静态混合器混合效果的影响

三螺旋结构静态混合器是一种新型的多螺旋流道静态混合器,其扭旋元件能够将混合管内流体分成多股支流,产生相反的螺旋流动,促进流体混合,为探究每个扭旋元件相邻叶片的排列角度对混合效果的影响规律,利用计算流体力学(CFD)中的Fluent软件,在低雷诺数状态下,对5种静态混合器进行数值模拟。结果表明,在低雷诺数状态下,每个扭旋元件相邻叶片间夹角θ在0°~60°范围内变化时,叶片对流体的切割、分流作用不同,随着θ的减小,混合效果增强;流体流经θ=0°的静态混合器3个扭旋元件时,分离强度下降至0.073,达到较好的混合效果;当θ=0°~30°时,静态混合器能耗随着θ增大而降低,当θ=30°~60°时,静态混合器能耗变化较小。

基于EDEM的板材制备立轴行星式搅拌机特性

以木屑、氯化镁、氧化镁、卤水为搅拌原料,以聚氯乙烯树脂粉、尿素为添加剂,研究立轴行星式搅拌机叶片安装角度、搅拌轴转速对搅拌效果的影响,采用离散元分析软件模拟仿真混合物料搅拌过程,研究叶片不同安装角度、搅拌轴不同转速情况下的物料混合效果;对比分析同等情况下氯化镁颗粒的离散系数大小,确定搅拌的最优参数;对生产的木质板材进行力学性能验证。结果表明:立轴行星式搅拌机叶片的安装角度为45°、搅拌轴转速为30 r/min时搅拌效果最佳。

大型搅拌机搅拌方案的对比分析

为提升搅拌机对混合物料的搅拌质量和搅拌效果,保证最终的工程质量,在对当前600 t/h搅拌机现状分析的基础上,重点从其结构参数和叶片安装角度两个层面对搅拌方案进行优化,旨在提高搅拌叶片重合面积和搅拌物料的均匀性。

饲料搅拌机研制

从提高中小型养殖场效益、节省人工出发,改良饲料混合工序,利用工程设计原理研制了饲料搅拌机,在确定总体设计思路和工作原理后,进行了总装设计和关键部件设计,试验验证了饲料搅拌机的适用性。结果表明,在搅拌时间为100 s时,混合料均匀度变异系数CV为7%。饲料搅拌机的成功研制可提高中小型养殖场经济效益,对促进农业现代化发展具有一定意义。

叶板式饲料混合机混合机理分析与参数优化

针对我国饲料混合机的发展需要及其混合机理的研究现状,对叶板式饲料混合机进行了机理分析与参数优化。通过理论分析和高速摄像研究,按物料运动特征将混合室内物料分布区域划分为蠕动区、滑动区、抛落区,其中蠕动区以剪切混合为主,滑动区以较强的剪切混合为主,抛落区以较强的剪切混合与扩散混合为主、伴随较弱的对流混合,且各个区域的位置、大小、形状受结构和运行参数的影响很大。在物料充满系数为65%的条件下(通过预试验确定),以影响混合过程的主要因素——叶板宽度、转子转速、混合时间作为试验因素,以变异系数作为评价指标,采用三因素五水平正交旋转组合试验方法进行试验。结果表明:各因素对变异系数的影响由大到小依次为转子转速、混合时间、叶板宽度;当试验参数组合为叶板宽度138 mm、混合时间4.7 min、转子转速32.5 r/min时,变异系数为3.11%。

双卧轴搅拌机叶片排列的试验

根据双卧轴混凝土搅拌机内物料运动的特点,分析了搅拌叶片不同排列方式对混凝土搅拌质量的影响,得出了搅拌叶片的合理排列方式,并进行了试验验证。结果表明:搅拌叶片的排列应保证物料在整个拌筒空间内循环流动,以及在中央主搅拌区内最大限度的逆流运动;搅拌叶片的最佳排列方式为正反排列。

流线型两叶片XCK搅拌器内部流动

采用三维建模软件Pro/E建立三维实体模型,利用FLUENT6.0大型计算流体力学软件,采用非结构化四面体网格,利用动坐标系技术,采用k-ε湍流模型和SIMPLE算法,对新型流线型两叶片XCK搅拌器进行了流场模拟,分析了全罐的速度矢量图,并对该新型搅拌叶片处于不同安装高度的搅拌流场进行了对比,发现轴流式叶轮比径流式叶轮的搅拌效果要好.计算结果表明,该新型搅拌器流场为轴对称,属于轴流式搅拌器;该新型搅拌叶片安装在搅拌罐中部时,轴向流最突出,搅拌循环最明显.

双排叶片搅拌装置合理参数的确定与匹配

为消除强制式搅拌机的低效率区,提高混凝土的搅拌质量和效率,根据双排叶片的搅拌装置结构,采用理论分析和正交试验相结合的方法,分析了主副叶片安装角、主副叶片的关系、搅拌臂排列形式、拌筒长宽比和搅拌线速度等搅拌装置参数对搅拌性能的影响,得出了各参数的合理取值范围和相互匹配关系。结果表明:主叶片安装角、主副叶片排列关系、单轴搅拌臂相位和双轴搅拌臂排列是双排叶片搅拌装置的首要性能参数;对目前普遍使用的双卧轴式搅拌机的较优参数匹配推荐为:主叶片轴向角45°、径向角35°,副叶片轴向角35°、径向角45°,主副叶片变径、同向关系,单轴搅拌臂相位90°,双轴搅拌臂平行布置,拌筒长宽比大于1,搅拌线速度1.2 m/s。

基于EDEM的螺带式搅拌装置在双立轴搅拌机上的应用研究

为研究螺带式搅拌装置在强制式混凝土搅拌主机上的应用效果,以双立轴水泥混凝土搅拌机为例,利用Pro/E及EDEM软件对双立轴螺带式搅拌装置与叶片式搅拌装置的物料搅拌过程进行三维实体建模及仿真模拟,结果表明,前者物料搅拌效果与后者相当甚至更有优势。

混凝土搅拌输送车拌筒通用优化设计与叶片辅助设计

对任意锥段（包括圆柱段）组成的混凝土搅拌输送车拌筒作了参数通用优化设计，以适应新产品开发的需要；同时提供了搅拌叶片设计及制造时所需参数与数据的辅助设计手段，使拌筒不同锥段相贯处的叶片数据准确、直观、可靠，用户在人机对话过程中取得最满意的叶片参数．

搅拌机搅拌臂数目与叶片面积的确定方法

针对国内外搅拌臂和叶片缺乏成熟的设计方法的现状,采用理论分析与试验研究相结合的方法,分析了设计搅拌臂数目和叶片面积时需要考虑的相关因素,并在此基础上设计了试验样机,通过试验测试和结果分析,确定了各种试验条件下的搅拌臂数目与叶片面积的较佳值。结果表明,由于搅拌臂数目和叶片面积与其他结构参数互相影响,在叶片搅动的物料量与搅拌室公称容积之间存在着一个合理的比值范围,应将该比值作为设计时的综合评判指标。

转筒与桨叶组合式日粮混合机设计与试验优化

根据我国推广日粮饲养技术的需要及日粮混合机自主创新研究少的现状,设计了一种由中空正十棱柱状转筒与其主轴上安装的桨叶组合而成的日粮混合机,实现日粮各组分的混合加工。为探究其混合性能,利用转筒与桨叶组合式日粮混合试验装置,以混合时间、填充率、转筒转速、桨叶回转半径为试验因素,以混合均匀度、净功耗为评价指标,采用二次回归正交旋转组合试验设计方法进行试验研究。运用Design-Expert软件建立并优化分析了试验因素与评价指标之间的回归数学模型,对优化结果进行了试验验证。结果表明:各试验因素对混合均匀度的影响由大到小依次为填充率、转筒转速、混合时间、桨叶回转半径;各试验因素对净功耗的影响由大到小依次为混合时间、转筒转速、填充率、桨叶回转半径;最佳参数组合方案为混合时间3.5 min、填充率66%、转筒转速29 r/min和桨叶回转半径236 mm,对应的混合均匀度为92.98%、净功耗为32.618 k J,比优化前分别降低了5.04%、3.31%。

水翼式叶轮搅拌器在机械絮凝池中的应用

水翼式(hydrofoil)叶轮搅拌器非常适合于竖直轴机械絮凝池中作为絮凝搅拌器使用,并且与传统的桨板式叶轮搅拌器絮凝效果一样。在介绍搅拌器重要参数的基础上,对水翼式叶轮搅拌器的设计选型进行了探讨,阐述了流量系数法的计算方法和过程,深入剖析了设计中要注意的一些问题,并给出了两个典型的应用实例。

TMR饲料搅拌机刀片结构优化设计

利用逆向工程技术获得TMR饲料搅拌机大月牙切割刀片的结构参数,分析了刀片的受力情况;利用Solidworks Simulation软件对刀片的受力进行了有限元分析,得出了最大应力、最大位移、最大应变和最小安全系数;根据刀片的有限元分析结果,设计了一种新型的刀片结构;通过有限元分析对比,得出新型刀片的质量增加了14.7%的同时,最大位移却减小了8.4%,减少了应力集中,从而提高刀片的工作寿命。

双轴卧式和面机的和面效果及其对面条质量的影响

为了明确和面速度和搅拌杆构型不同的双轴卧式和面机的和面效果及其对面条质量的影响,该研究以3种小麦粉(高筋一等粉、富强粉、上白粉)为材料,采用550型棒状杆恒速和面机和765型角度桨叶状搅拌杆调速和面机和面,比较分析和面效果和面条质量。结果表明,2种类型和面机的和面效果存在较大差异,对面条质量有较大影响。与550型棒状杆恒速和面机相比,765型调速和面机制作的面絮胚粒大小中等、大颗粒(粒径≥4 000μm)胚粒比例明显较低;复合后的面坯色泽均匀,鲜面条拉伸特性较好,且熟面条硬度较大、耐咀嚼。765型和面机采用2种不同的和面参数,即高速和低速搅拌的时间组合不同,得到的和面效果也不相同。和面方式Ⅱ(高速和面300 s、低速和面480 s)制作的面絮颗粒相对偏小,面坯较厚、更为亮白,而熟面条的回复性弱于和面方式Ⅲ(高速和面500 s、低速和面280 s)。研究结果表明,不同品质的面粉应选择不同的和面方式,面筋质量高且颗粒度大的高筋一等粉适合高速搅拌时间较长的和面方式Ⅲ,制作的鲜面条拉伸阻力和熟面条硬度、胶着性、咀嚼性、回复性均显著大于搅拌强度较小的和面方式Ⅱ。