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《南京理工大学》 2016年
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平底仓桨叶取料过程分析与试验研究

沈杰  
【摘要】:螺旋排料机是一种广泛应用于粮食、化工、农业、污泥处理、电力、水泥、食品、船舶、物流等行业的散料处理设备。随着其应用范围的不断扩大,为了适应更多的物料处理要求,螺旋主轴的形式也越来越复杂,其中,桨叶是一种特殊的形式。散体和粉体根据外界环境的变化会表现出介于固体和流体之间的性质,其与螺旋和桨叶叶片相互作用过程的运动规律极其复杂,目前,对于桨叶和螺旋输送设备的取料机理认识还不够清晰,许多广泛应用于工业中的桨叶和螺旋排料设备都处于经验设计阶段,桨叶轴的修正质量输送率公式还有待进一步研究。螺旋排料机因其具有连续给料、成本低、易控制和结构简单等优点已成为众多行业中的基础设备,因此,针对桨叶和螺旋轴的取料机理研究有着重要的意义。首先,在工程实际经验和公开发表文献结果分析的基础上设计了一种阶梯式变径变距三开槽桨叶轴。此外,为了对比新型桨叶轴性能并对其他工业常用桨叶、螺旋轴的取料性能研究,设计了9根不同类型的主轴,分别为:等径等距实体螺旋轴、槽口中心角度由20°-80°变化的桨叶轴、阶梯式变径变距实体螺旋轴、阶梯式变径变距变槽口桨叶轴、等径等距等槽口桨叶-螺旋轴和等径等距变槽口桨叶-螺旋轴。其次,采用离散元仿真与试验相结合的方式对各轴的取料机理进行了研究,通过颗粒示踪的方法直观地观察到了各轴在取料时平底仓内的物料流动情况并通过搭建的数据采集系统得到了质量输送率、扭矩和转速数据。通过对比各轴的仿真和试验结果得到以下结论:等径等距实体螺旋轴作为料仓取料机构时会发生严重的单侧下料和喉口挤压现象;桨叶和螺旋主轴在下料段的尺寸设计越偏离“等量递增”的原则,则仓内排料性能越差,出料段的平均填充系数越高。阶梯式变径变距桨叶轴具有较好的取料特性,在要求不高且物料流动性较好的情况下采用等径等距变槽口桨叶轴可降低成本;桨叶槽口的存在使得主轴除具有增强搅拌的作用外还具有一定的下料速率调节功能,但在输送流动性极好的物料时要考虑自流现象的影响。通过对试验数据的回归分析得到了三开槽桨叶轴关于槽口中心角度的修正质量输送率计算公式,并通过某电站给粉机改造项目验证了桨叶排料机的优异性能和良好的发展前景。
【学位授予单位】:南京理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TH22

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