螺旋不連續(xù)定量加料性能影響因素分析與試驗研究.pdf

1、不連續(xù)定量加料廣泛應用于粉粒物料的定量包裝及配料生產中，而當前粉粒物料不連續(xù)定量生產存在加料成本高，裝置密閉性差、環(huán)境污染大，且加料不準確等問題。螺旋加料裝置具有結構簡單、輸送密閉等特點，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研究，將有助于提高螺旋不連續(xù)定量性能，促進其在工農業(yè)生產中的應用。
　　本文采用具有分料裝置的螺旋加料系統(tǒng)，對3～5 mm直徑顆粒以間歇轉動60。的方式進行不連

2、續(xù)加料。針對螺旋頭數(shù)及顆粒尺寸，理論分析輸送中顆粒物料的動力學規(guī)律，采用PFC3D(Particle Flow Code in3 Dimensions)軟件對3種轉速下單雙頭螺旋、同轉速下3種顆粒尺寸時螺旋不連續(xù)加料進行數(shù)值仿真，并利用同結構螺旋裝置進行試驗驗證。具體內容如下:
　　首先，理論分析螺旋頭數(shù)及顆粒尺寸對加料的影響。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生周向位移。借助細觀力鏈分析得到，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動的一致性，提高加料量準確性及穩(wěn)定性。
　　其次，基于無粘結的線性本構關系，利用離散元軟件PFC3D建立仿真模型，并將轉速作為影響因素進行仿真模擬。仿真結果表明:(1)隨轉速增加，同螺旋結構時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)定性及準確性變差。但力鏈的分布并未顯著改變，物料運動及混合未受影

4、響，平均加料量最大變化2％。(2)同轉速下，單頭螺旋中力鏈分布的均勻性比雙頭好，物料運動穩(wěn)定也較好。但由于單頭輸送時顆粒間平均接觸力高出雙頭14％，出料口處物料易產生迸發(fā)式出料及滑落，導致單頭螺旋的加料性能差于雙頭螺旋。同時單頭螺旋時物料的軸向位移較大，同轉角內平均加料量高出雙頭螺旋50％。(3)在轉速為60 r/min時，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，顆粒間運動的穩(wěn)定一致性增強

5、。加料量標準差及最大相對誤差減小到1.148、±0.267，加料性能提高。
　　最后，利用螺旋加料試驗臺對以上2組數(shù)值仿真進行驗證，試驗結果表明:(1)隨轉速增加，同結構螺旋中物料的軸向位移較為一致，轉速對物料的運動規(guī)律影響不大。(2)同轉速下，單頭螺旋中物料的軸向位移能力強，加料量平均值較大，混合趨勢弱于雙頭，但加料準確性及穩(wěn)定性差于雙頭。(3)同轉速下，隨顆粒尺寸減小，料管內顆粒保持一致運動的能力增強，混合受到抑制，加料準確性