散料输送过程压力分布与阻力计算方法的研究

论文摘要

随着工业和技术的发展,采用大运量、长距离、高带速的大型带式输送机进行散状物料输送已成为带式输送机的发展主流。物料的冲击是影响输送机高速运转的问题之一,所以,需要合理的确定物料的压力分布情况并解决物料的冲击问题。由于托辊数量众多,带式输送机的性能参数与托辊性能有着密切的联系,合理的选择托辊非常重要。因此必须精确的确定物料在各托辊上的压力分布情况来确定托辊所承受的载荷。以散状物料的特性为基础,基于散体连续模型的方法,分析物料在料仓内的流动状态。应用朗肯(Rankine)土压力理论,推导出存储物料的料仓和卸料漏斗的压力计算公式,为料仓和卸料漏斗的设计提供了一定的理论依据。在考虑料仓、漏斗、导料槽装置的影响下,分析物料不同的装载方式并推导出物料装载冲击力的计算方法。分析装载冲击力对输送机运行阻力的影响,在考虑冲击力的情况下提出了物料剪切阻力这一运行阻力并给出了计算方法,重新推导了导料槽侧板摩擦阻力的计算表达式。分析槽形承载托辊上承载的物料情况,计算得到物料与输送带重力在各个托辊上的分配情况。建立托辊组受力模型,使用朗肯土压力理论,推导出侧托辊和中央托辊所受载荷的计算公式,精确的计算各托辊受载荷情况。并根据侧托辊所受载荷情况给出新的托辊前倾阻力的计算方法。结合实际算例,对带式输送机进行三维建模并使用EDEM软件对输送机的装载及运行过程进行离散元模拟仿真。通过仿真结果与现行标准算法结果和文中算法结果对比,有力的验证了文中推导出的导料槽阻力计算方法和物料在托辊上压力分布计算的精确性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 主要研究内容及方法
• 第2章 散状物料在料仓中运动与压力分布
• 2.1 散状物料的特性与分类
• 2.1.1 散状物料物理特性
• 2.1.2 散状物料的分类
• 2.1.3 散状物料的特征参数
• 2.2 散体力学的计算模型
• 2.2.1 整体连续介质模型
• 2.2.2 粒状不连续介质模型
• 2.3 朗肯土压力理论
• 2.3.1 基本原理和基本假定
• 2.3.2 朗肯主动土压力计算
• 2.3.3 朗肯被动土压力计算
• 2.4 散状物料在料仓内的流型
• 2.4.1 流型划分
• 2.4.2 基本流型比较
• 2.5 物料在料仓和漏斗内压力分布
• 2.5.1 存储料仓压力分析计算
• 2.5.2 卸料漏斗压力分析计算
• 2.5.3 漏斗出口处压力计算
• 第3章 散状物料装载冲击力及影响
• 3.1 装载冲击力计算
• 3.2 装载冲击力对运行阻力的影响
• 3.2.1 在漏斗出口处物料的剪切阻力
• 3.2.2 物料与导料槽侧板间的摩擦阻力
• 3.3 算例
• 3.3.1 物料剪切阻力
• 3.3.2 导料槽摩擦阻力
• 3.3.3 DEM仿真
• 第4章 物料在正常运行段压力分析与阻力计算
• 4.1 物料在托辊上压力分布
• 4.1.1 托辊组主要形式
• 4.1.2 槽形托辊承载截面的计算
• 4.1.3 中央托辊承载物料截面计算
• 4.1.4 物料在各托辊上压力分布
• 4.2 槽形承载托辊载荷计算
• 4.2.1 计算原理
• 4.2.2 倾斜平面侧向压力的计算
• 4.2.3 侧托辊载荷计算
• 4.2.4 中间托辊载荷计算
• 4.2.5 DTII中托辊载荷计算方法
• 4.4 托辊前倾阻力计算
• 4.4.1 前倾托辊的纠偏原理
• 4.4.2 托辊前倾阻力计算
• 4.5 算例
• 4.5.1 实例计算
• 4.5.2 DEM仿真
• 第5章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 硕士期间参与项目及发表论文情况