螺旋不連續(xù)定量加料性能影響因素分析與試驗(yàn)研究.pdf

1、不連續(xù)定量加料廣泛應(yīng)用于粉粒物料的定量包裝及配料生產(chǎn)中，而當(dāng)前粉粒物料不連續(xù)定量生產(chǎn)存在加料成本高，裝置密閉性差、環(huán)境污染大，且加料不準(zhǔn)確等問題。螺旋加料裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輸送密閉等特點(diǎn)，但其不連續(xù)定量性能的影響因素暫未清晰，因此開展螺旋不連續(xù)定量加料性能影響因素分析與試驗(yàn)研究，將有助于提高螺旋不連續(xù)定量性能，促進(jìn)其在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。
　　本文采用具有分料裝置的螺旋加料系統(tǒng)，對(duì)3～5 mm直徑顆粒以間歇轉(zhuǎn)動(dòng)60。的方式進(jìn)行不連

2、續(xù)加料。針對(duì)螺旋頭數(shù)及顆粒尺寸，理論分析輸送中顆粒物料的動(dòng)力學(xué)規(guī)律，采用PFC3D(Particle Flow Code in3 Dimensions)軟件對(duì)3種轉(zhuǎn)速下單雙頭螺旋、同轉(zhuǎn)速下3種顆粒尺寸時(shí)螺旋不連續(xù)加料進(jìn)行數(shù)值仿真，并利用同結(jié)構(gòu)螺旋裝置進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。具體內(nèi)容如下:
　　首先，理論分析螺旋頭數(shù)及顆粒尺寸對(duì)加料的影響。其中利用料群理論分析得到:雙頭螺旋輸送中，葉片施加于物料的周向摩擦力增大，而料管施加于物料的周向摩擦力減

3、小，因此雙頭中物料易產(chǎn)生周向位移。借助細(xì)觀力鏈分析得到，隨顆粒間平均接觸力減小，均勻濃密分布的力鏈有助于增加物料運(yùn)動(dòng)的一致性，提高加料量準(zhǔn)確性及穩(wěn)定性。
　　其次，基于無粘結(jié)的線性本構(gòu)關(guān)系，利用離散元軟件PFC3D建立仿真模型，并將轉(zhuǎn)速作為影響因素進(jìn)行仿真模擬。仿真結(jié)果表明:(1)隨轉(zhuǎn)速增加，同螺旋結(jié)構(gòu)時(shí)顆粒間平均接觸力增加，且趨近出料口處的顆粒體系力鏈粗壯，加料量穩(wěn)定性及準(zhǔn)確性變差。但力鏈的分布并未顯著改變，物料運(yùn)動(dòng)及混合未受影

4、響，平均加料量最大變化2％。(2)同轉(zhuǎn)速下，單頭螺旋中力鏈分布的均勻性比雙頭好，物料運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定也較好。但由于單頭輸送時(shí)顆粒間平均接觸力高出雙頭14％，出料口處物料易產(chǎn)生迸發(fā)式出料及滑落，導(dǎo)致單頭螺旋的加料性能差于雙頭螺旋。同時(shí)單頭螺旋時(shí)物料的軸向位移較大，同轉(zhuǎn)角內(nèi)平均加料量高出雙頭螺旋50％。(3)在轉(zhuǎn)速為60 r/min時(shí)，3 mm顆粒填充數(shù)大于4 mm及5 mm顆粒，顆粒間接觸力平均值減小，力鏈分布濃密均勻，顆粒間運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定一致性增強(qiáng)

5、。加料量標(biāo)準(zhǔn)差及最大相對(duì)誤差減小到1.148、±0.267，加料性能提高。
　　最后，利用螺旋加料試驗(yàn)臺(tái)對(duì)以上2組數(shù)值仿真進(jìn)行驗(yàn)證，試驗(yàn)結(jié)果表明:(1)隨轉(zhuǎn)速增加，同結(jié)構(gòu)螺旋中物料的軸向位移較為一致，轉(zhuǎn)速對(duì)物料的運(yùn)動(dòng)規(guī)律影響不大。(2)同轉(zhuǎn)速下，單頭螺旋中物料的軸向位移能力強(qiáng)，加料量平均值較大，混合趨勢(shì)弱于雙頭，但加料準(zhǔn)確性及穩(wěn)定性差于雙頭。(3)同轉(zhuǎn)速下，隨顆粒尺寸減小，料管內(nèi)顆粒保持一致運(yùn)動(dòng)的能力增強(qiáng)，混合受到抑制，加料準(zhǔn)確性