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工程案例
螺旋叶片物料输送工程设计
  螺旋叶片是机械工程上经常遇到的一种较难放样的钣金部件。目前,散状物料输送工程设计的开发越来越普遍,我国在其开发中的难点解析方面也取得了一定的成绩,但依然存在一些问题。因此,加强对该开发中的难点解析探讨,对散状物料输送工程设计的发展具有重要的意义。
 
  二、散状物料输送工程的概述
 
  散料(或称散状固体物料)是包括粉状、粒状及块状的固体物料。建筑、冶金、化工、采矿、发电厂、城市垃圾处理等各种行业无论在工厂、矿山、港口、等内部不同设备或装置之间,或者对外各部门之间的衔接都要涉及原料、产品、中间产品及废渣的接收、装卸、贮存和输送过程。
 
螺旋叶片
 
  由于散状物料的种类多,性质差别较大,因此输送和处理散状固体物料的设备品种甚多,有机械的、气力的以及交通运输工具(卡车、火车和船舶等)。其类型包括:带式输送机、斗式提升机、螺旋输送机、振动输送机、管道输送机、刮板输送机、气力输送装置、交通运输工具以及其他特种运输设备。
 
  加强散状物料输送工程设计开发中的难点解析,将会有着明显的经济效益和社会效益。
 
  三、散状物料输送工程的设计方法
 
  散状物料输送机械在现代工业中得到了广泛的运用,人们也在不断的设计开发新的机械产品以适应日趋激烈的市场竞争环境。通过大量科研工作者的设计开发过程,人们总结出了很多设计方法,本文从以下几个方面总结散状物料输送工程的设计方法:一是设计过程,二是设计内容,三是设计方法,四是涉及思想与观点。
 
  具体说来,从设计过程这个角度上说,散状物料输送工程的设计可以分为方案设计、施工设计与工艺设计;从设计内容这个角度来说,散状物料输送工程设计可以分为概念设计、结构设计、参数设计、摩擦学设计、动力学设计、可靠性设计、工艺设计、强度设计、控制系统设计等方面的设计;从设计方法这个角度上说,包括全生命周期设计法、广义优化设计法、虚拟设计、智能设计、网络设计、可视化设计、协同设计等设计方法;从设计思想与观点来看,散状物料输送工程的设计方法可以划分为绿色设计、稳健设计、创新设计、系统工程设计、价值工程设计等设计方法。
 
螺旋叶片
 
  由于目前散状物料输送工程的复杂性与多样性,对于上述的设计方法需要综合考虑其优势及不足,不仅从产品的角度去考虑,更要从设计方法目标和设计开发内容的局限性等方面进行考虑,结合用户对产品的要求,系统、科学地设计开发散状物料输送工程,而不能以一种方法概括所有设计内容。
 
  四、散状物料输送工程设计开发中得难点解析
 
  1、散粒体的力学性质
 
  在设计与开发散状物料输送工程中,一定要对散状物料自身的力学性质做好充分的考虑。而散状物里的力学性质是非常难以把握的,但是与此同时它也是在进行工程设计过程中的一个难点。散粒体是比较特殊的,它的特殊性就在于它既与固体有所不同又与液体有所不同。它与一般的固体的不同性表现为:散粒体具有一定的流动性的特性,这就使使其保持一定的形状是需要一些条件的;对于挡护面散粒体可以产生一些特别的压力;而对于其抵抗力缺少的拉力,其抗剪切的能力则是由作用力进行决定的。其与一般的液体的不同之处在于:其流动性远远小于液体的流动性,并且其形状不是固定的而且其抵抗剪切的能力较小。
 
  散粒体颗粒的材料以及其大小和形状都是没有什么固定的标准存在的,其能够是弹性状态同时也能够是塑性的状态,其形状在有的时候也许是非常不同的,其颗粒之间的空隙也有可能性是用水以及空气或者是其他的胶结构物质进行填充的。与此同时散粒体的容质与密度以及孔隙率和充水的程度也是有一定的关系的。
 
螺旋叶片
 
  散状物料在其输送中会有一定的摩擦力产生,这些摩擦力是由于一些颗粒与其他颗粒进行相互咬和而产生的。在这之中其内摩擦力与其内摩擦角的正切值是相同的。但是其散状物料的内摩擦角和颗粒体之间的外摩擦角的区别却是很大的,除此之外散粒体对固体的摩擦角一定要比起散粒体本身的内摩擦角要小。在密实状态之下的散粒体突出的棱角极有可能会被会将接触面给擦破,这就会导致一定的摩擦阻力产生。在松散的状态之下其颗粒体在其运行时会将与其他颗粒体之间的相互距离给改变掉,这时候摩擦阻力的形成就与散粒体的滚动存在着一定的关系。
 
  2、输送系统运行阻力分析
 
  在散状物料输送工程的设计中要考虑很多的因素。除了要对散状物料自身所存在的力学的特性进行考虑之外,还需要对承载段的力学分析进行考虑,这也是对散状物料输送工程进行开发以及设计的难点。把散粒体的整体状态作为对象进行研究,我们能够将散状物料单个颗粒接触点之上的力用其上任意断面分布的力来对其进行代替。
 
  因为大部分的散状物料输送机械中得散装物的形状都是圆柱状的,所以它所受的应力能够通过轴对称问题对其来进行解决。在圆柱的坐标之下,输送机械的中间承载段的结构是:在管道之中,要将散状物料用圆盘来进行装载,而承载圆盘因为受到牵引绳的影响,需要通过串联的作用才能使牵引的效果达到,这时需要将散状物料拖动,使其可以向上进行运行。因为会受到面摩擦力以及垂直方向的摩擦力的影响,在对散状物料进行输送的工程设计的过程中,若需要使用管道进行输送,就需要把物料实行分段运输的方式,而且这时散状物料的高度要适中,不能够太高。
 
螺旋叶片
 
  3、系统牵引能力分析
 
  对管道连续输送机器的布置方式进行设计需要依照用户的相关需求,依照不同的空间条件,能够使布置方式采用的驱动方式主要分为三种,分别是:头部驱动和尾部驱动以及头尾同时驱动。驱动方式以及输送方式的不同,其在输送机之中形成阻力的程度也不相同,而且牵引能力的不同还会导致不同的钢丝绳张力分布情况。不同的管道输送的摩擦驱动原理也不相同,其中串联盘式驱动原理是将串联盘在钢丝绳之上固定住,这时钢丝绳通过驱动轮而进入轮槽,因为驱动系统的一定的带动作用影响,使驱动轮开始旋转,使系统牵引力由于摩擦而产生。由于在驱动轮上开的有小口,这就为钢丝绳的旋转不与驱动轮相干涉提供了方便。
 
  4、输送系统运动分析
 
  对输送系统的运动进行分析,主要包括两个方面:对钢丝绳的速度分析以及对钢丝绳的加速度进行分析。因为在输送机的钢丝绳是使用驱动轮进行驱动的,所以在其进行旋转时,钢丝绳的缠绕会分为两种方式进行,这两种方式为:圆周缠绕以及直线缠绕。
 
  因为驱动轮发挥作用需要借助电机以及减速器,所以在匀速运动的情况下驱动轮其牵引钢丝绳的所做的运动是变速直线运动。如果把驱动轮旋转的过程中其齿轮对应的中心叫作为一个周期,我们便可以通过对齿距之间的速度变化推断出钢丝绳的速度变化是成周期性的。在对散状物料输送工程进行设计与开发的过程之中,一定要对牵引钢丝绳的速度变化的规律进行考虑,与此同时这也是对散状物料输送工程进行开发与设计过程中的一个难点。
 
  发展趋势
 
  大型筒仓应用于工业生产已有200多年的历史,随着生产的发展和应用范围的扩大,仓体的数量和单仓的容积也越来越大,但实际上还有很多理论问题没有解决。在散状物料流动机理上尚不清楚,在计算机模拟研究上还非常粗糙,需要将流动颗粒外形简化成规则形状,边界条件也是易于处理的规则形状。因此,在散状物料流动机理研究上,包括混合和偏析机理研究,在卸载过程中对仓体产生动应力的计算上都有很多工作要做。
 
  综上所述,输送机在我国加工业中的作用极其重要,其设计更是重要环节。随着输送条件不断提高,原先的设计已经不能适应现阶段生产需要了,需要系统优化,才能满足现阶段对散状物料的输送需求。需要我们不断的总结经验创新提高,为工业的发展提供助力。

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