基于散体力学的堆取料机料斗结构优化设计

作     者：李军 

作者单位：河北工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：商鹏

授予年度：2018年

学科分类：08[工学] 0802[工学-机械工程] 

主      题：散体力学 堆取料机 中心料斗 离散元仿真 优化设计 

摘      要：斗轮堆取料机是一种高效连续开采的散料装卸设备,可完成对散状物料的堆取、输送、混料和排料工作,广泛应用于钢厂、码头、电厂、土方工程等大型工业生产中。中心料斗作为堆取料机的核心枢纽部件,其结构形式不仅直接影响物料的分散和排料情况,还会对后续皮带机及其相关机械结构产生不合理冲击。因此,有必要对中心料斗堆/取料工况进行精准的计算分析,为改进中心料斗的结构提供有益的数据。论文主要从以下几方面开展研究:1.根据散体力学建立接触模型、颗粒简化模型和颗粒运动方程等。对堆取料机进行仿真参数设置,同时运用相应的数据评价指标对模拟结果进行分析,为运用离散元软件EDEM对散体物料转载过程进行数值模拟奠定基础。并对现有结构进行了数值模拟,比较实际工况数据,验证了仿真结果的准确性,为下文的优化设计提供了一定的理论指导。2.为确定料斗的几何参数对颗粒运动的影响。运用离散元软件EDEM对料斗进行数值模拟,得出几何参数对颗粒轨迹以及料斗受力的影响。根据所得结论对料斗进行优化,从而确定入料段及出料段的最优几何参数。3.通过对比分析优化前后料斗中的颗粒速度变化、结构受力变化以及地面输送带受力等方面,结果表明新型中心料斗的性能较原始结构有更大的改善,料斗中颗粒最大速度由13.8m/s减小到10.8m/s;结构最大受力由15800N减小到12000N,结构受力更加平缓没有较大冲击力,其受力主要分布在3000N000N;地面输送带受力获得较大改善,最大冲击力由21000N减小到6200N,受力主要分布在2500N500N。在工况2和工况3下,地面输送带左右两侧的颗粒物料质量比由0.3变为0.9。4.利用EDEM-ANSYS Workbench耦合原理对新型中心料斗结构的关键部位进行分析研究,得出料斗的应力和变形分布,为堆取料机的减震降噪以及轻量化设计提供一定的理论参考。对新型中心料斗制作工艺提出了建议,对后续加工工艺的设计与实施有一定的参考价值。