基于颗粒流程序的粉体物料料斗建模与平衡分析

为了研究粉体物料料斗内颗粒流动的内在机理,应用颗粒离散单元法建立仿真模型,利用颗粒流程序三维版模拟物料料斗卸料过程中粉体物料流动堆积过程,观察粉体物料在料斗中的动态流动,记录标记粒子在模拟过程中受力和速度的变化,并分析粒子在静、动状态下对料斗侧壁及堆积底面的压力变化。结果表明:颗粒流动速度在料斗出口处出现明显波动;颗粒间的微观不平衡力和接触应力在出口处显著增大,侧壁处初始时受压较大;在宏观流动过程中,料斗中心处的颗粒率先流出。     

一种颗粒包装机摆动式充填机构的设计

为改进转盘式颗粒包装机充填机构工作过程中,被包装物易于破损、撒漏,且结构难于拆装清洗的问题,设计了摆动式落料的充填机构。该机构采用可调容积法计量,计量容器由2个左右对称的开口三角形零件与中间隔板,在包装过程中动态组合形成,做水平往复运动的滑枕带动充料管左右移动,交替完成2个计量容器的物料计量,同时推动另一侧的料斗定轴转动,完成摆动落料。     

连续性颗粒物料搅拌机的内部流场数值分析

为了分析连续性颗粒物料搅拌机对粉体颗粒的混合效果和出料的连续性,运用Fluent计算流体力学软件、标准k-ε湍流模型和Simple算法,对连续性搅拌机的内部流场进行流固耦合数值模拟,对比分析3种不同进料口位置对搅拌效果的影响。结果表明,最佳的进料口位置位于搅拌机上端面的下方,在该情况下,物料停留时间较长,各物料之间混合充分,物料流入、流出质量基本达到平衡,能够满足搅拌机的连续性生产要求。     

称重式包装机系统延时和空中料柱的预测补偿方法

目的研究在包装机在工作过程中,对系统延时和空中料柱引起的包装误差进行实时预测补偿的方法。方法通过分析包装过程中落料高度的变化,研究系统延时和空中料柱对包装精度的影响和变化情况,确定系统延时和空中料柱引起的包装误差决定因素。结果系统延时和空中料柱会导致最终充填的物料多于当时检测到的值,由系统延时和空中料柱引起的误差大小,决定于系统延时与空中料柱落料时间及物料堆积速度,且随袋中物料增多而减小。结论系统延时与空中料柱落料时间之和Δt可视为袋中物料质量m的函数,可提前计算出Δt与m的关系,从而在需要预测补偿时可计算出相应的Δt。由Δt和前一段时间内的物料堆积速度υm,可实时预测由Δt引起的给料误差Δm,从而实现系统延时与空中料柱的实时预测补偿。     

颗粒物料传热过程的数值模拟与实验研究

转筒干燥器的主体是略带倾斜并能回转的圆筒体,是一种既受高温加热又兼输送的设备,它的应用十分广泛.文中较为系统地进行了转筒干燥器物料传热过程的分析,并进行了试验研究.利用质量平衡方程、能量平衡方程和传热方程,建立了颗粒物料在转筒干燥器干燥过程中的传热数学模型,并使用有限元法进行了模拟研究,该模型能够较好地预测干燥过程中物料颗粒的温度变化,模拟结果与实验结果吻合良好.该模拟程序对此类问题的研究具有参考价值.     

试析混凝土搅拌楼、站自动配料的偶然超差

自动配料的偶然超差是当前影响混凝土搅拌楼(站)运行可靠性的重要问题,把配料动态过程中各误差减少到最低限度是解决该问题的基本思路。应尽可能连续作业、确保称重物料质量的合格及料流稳定、配料给定值不宜过小、给料门(阀)动作反应灵敏、重量检测机构合理、定期的保养和检定等,是防止配料超差行之有效的方法。     

散状物料转载系统设计DEM仿真方法的研究

颗粒仿真技术可以对散状物料的运动进行观察、机理分析、受力分析、磨损(寿命)估计和系统优化.比较了散状物料转载计算方法,给出了采用DEM方法的建模与模型检验的基本步骤.针对DEM计算方法存在所需计算时间过长的问题,实验比较了降低剪切模量和增大颗粒粒度等方法对DEM计算时间和实验结果的影响,结果表明,在不影响计算结果的前提下可通过降低剪切模量和增大颗粒粒度来缩短DEM仿真计算时间.利用EDEM软件实现了散料转载过程的可视化,比较分析了直线型溜槽、折线型溜槽和曲线型溜槽中物料转载效果.仿真表明：采用变曲率半径效果更好;U型溜槽截面能够减少物料不对中情况的发生.     

人造板上下料机械手的动力学分析及仿真

目的 实现包装生产线上的自动化搬运作业,全面系统地了解人造板上下料机械手的动态特性,探究该机械手各关节所需驱动力大小及变化规律。方法 建立人造板上下料的三维结构模型,制定机械手一周期内的运动流程,通过拉格朗日方程法对机械手进行建模,通过系统动力学仿真软件(Adams)仿真出机械手的动态特性并验证动力学模型的准确性。结果 得到了机械手各关节(角)速度、(角)加速度、力与力矩变化曲线,(角)速度变化平缓无突变,(角)加速度、力与力矩曲线在6～9 s时变化剧烈,仿真曲线与动力学模型数据基本拟合。结论 动力学模型建立正确,后续应优化驱动或通过结构优化方式使整个运动过程更加平稳。     

扫地机器人触发式液压辅助越障机构的设计

针对扫地机器人越障高度较低的问题,设计了一种触发式液压辅助越障机构。该机构无须额外驱动即可使机器人在正常行驶和越障模式之间来回切换,减小了控制单元的复杂度。首先,介绍了机构各模块的结构组成和工作原理;其次,利用UG软件绘制了辅助越障机构的三维结构图,分析了驱动轮在越障临界点的受力,给出了辅助驱动力的计算公式;再次,对其易损件——液压杆进行静力学分析,并对装有触发式液压辅助越障机构的扫地机器人进行了越障仿真,从理论上验证了该机构的可行性;最后,根据扫地机器人的产品参数,结合实际工况,制作了辅助越障机构,并将其搭载在扫地机器人上进行实验。理论分析与实验结果表明,触发式液压辅助越障机构能提供足够的辅助驱动力,提高了扫地机器人的越障高度,有效解决了扫地机器人在越障时因动力不足而被卡死的问题。研究结果可为扫地机器人的结构优化提供参考。     

新型微纳测头刚度模型及变刚度特性分析

微纳测头是精密测量机的关键部件,其刚度特性直接影响坐标测量机的整体性能。基于压杆失稳原理,构造一种具有变刚度特性的新型微纳测头。利用压电装置驱动柔性机构变形以改变柔性支撑梁的轴向受力和横向刚度,从而改变约束支撑机构的整体刚度。综合考虑测头的刚度特性、结构稳定性和解耦性等因素,构造出基于十字交叉型悬臂梁支撑的变刚度微纳测头。利用最小势能原理构建微纳测头约束支撑机构的刚度模型,基于模型获得所需压电驱动力大小。通过有限元仿真得到测头刚度随压电驱动力变化的曲线。对比刚度理论计算值与仿真值,分别得到微纳测头约束支撑机构的轴向刚度及横向刚度的平均相对误差。仿真结果表明,建立的刚度理论模型具有较高的准确性。研究结果为该新型微纳测头的变刚度控制奠定了理论基础。     

卫生香包装振动上料装置研究

为实现卫生香六边形截面包装的自动上料,研究了一种新型的振动上料装置。该装置采用电磁铁为驱动元件,建立模块化单元。采用离散的PID 控制系统控制,通过调节电压值、频率值实现振动上料的振幅变化。实验结果表明,当激振力幅为258 N, 频率为65 Hz 时,振动上料装置的动态性能最优。研究的装置能完成物料器中杂乱堆放的卫生香规律分离后定量、定时、定向排列振动上料,可应用于卫生香自动包装生产线。     

法向载荷对紫铜的微米划痕测试的影响

使用Rockwell C金刚石圆锥压头对紫铜进行微米划痕实验,研究了法向载荷对样品的微米划痕测试的影响。结果表明:随着法向载荷的增大,压入深度和残余深度均线性增加,弹性恢复率线性减小;划痕宽度随压入深度的增加先非线性地增大,之后趋于线性增加。当法向载荷在0.08~0.11N的范围内时,摩擦力线性增大,摩擦系数趋于一个常数,摩擦机制为粘着摩擦;当法向载荷在0.11~17N的范围内时,摩擦力和摩擦系数非线性地增大,摩擦机制为犁沟摩擦;当法向载荷在17~28N的范围内时,摩擦系数趋于一个常数,摩擦力线性增大,摩擦机制为微切削。     

秸秆包装容器挤压机物料输送计量机构参数化设计研究

目的对秸秆包装容器挤压成型机的物料输送计量机构进行参数化造型设计。方法采用螺杆式输送给料机构,通过螺杆计量来控制物料的进给,实现定量给料;以生产碗口直径为120 mm、高为55 mm的秸秆包装容器,其所需要的材料容积为41 000 mm3为例,根据物料输送计量机构设计要求,按公式求得螺杆直径D为56 mm;利用有限元软件进行螺杆式输送给料机构的参数化设计,将螺杆直径、螺距等特征量设计为可变参数,即在各造型特征i间建立约束关系,使模型的构建和修改过程实现约束联动。结果设计的秸秆包装容器挤压机物料输送计量机构结构简单可靠,满足挤压工艺要求;参数化设计提高了多种造型包装制品的质量,缩短了产品开发周期。结论参数化设计能够帮助螺杆造型过程以程序形式实现,并可进行多方案比较,可为制造节能高效的包装容器挤压机提供指导,也可为开发适合干法生产包装容器的设备及生产线提供参考。     

四连杆机构的合理化设计

介绍一种新型简单的平面四连杆机构的运动综合图解方法，并用实例说明如何用这种方法对水平变幅起重机臂架四连杆机构和自动开门机构进行合理化设计。     

A finite sliding model of two identical spheres under displacement and force control—part I: static analysis

A simplified analytical model of tangential contact engagement, sliding and separation of two elastic, identical spheres is developed assuming the kinematically induced sphere motion trajectory or load controlled sliding motion. The evaluation of driving force during contact sliding motion is determined for both monotonic and reciprocal sliding motion. The analytical formulae and diagrams of driving force versus sliding path are specified for linear and circular paths. The sliding trajectories are also determined for the load controlled programs. The results presented can be applied in the experimental testing of frictional response of contacting bodies, in a wear study of rough surfaces or in the contact interaction analysis of granular material during flow. The results can also be relevant for the development of the discrete element method widely applied in simulation of granular material flow, where the sliding regime conditions prevail in grain contact interaction.     

Flow of granular materials in a bladed mixer: Effect of particle properties and process parameters on impeller torque and power consumption

The torque and power needed to drive an impeller are important quantities that can indicate flow behavior and can be used to control processes, especially mixing and granulation in the pharmaceutical industry. In this study, experiments were conducted on monodisperse spherical glass beads flowing in a cylindrical bladed mixer agitated by an impeller. The impeller torque was measured using a rotating platform and a data recording device, and the power draw for the motor driving the impeller was measured using a power meter. The effect of various impeller blade designs and material properties on the torque and power were investigated as a function of the impeller blade rotation rate. It was found that the torque exerted on a granular bed and the power consumption were a strong function of the impeller blade configuration, the position of the blades in a deep granular bed, the fill height of the glass beads, and the size and friction coefficient of the particles. It was observed that the time-averaged torque and power consumption for different particle sizes qualitatively scaled with particle diameter. A scale-up relationship for a deep granular bed was developed: the time-averaged torque and average adjusted power consumption scaled with square of the material fill height.     

Ventilation of enclosed porous media by the application of periodic pressure variations

Periodic pressure oscillations applied to the opening of closed containers packed with small beads or granular material result in an enhanced washout of undesired gases from those containers. The amplitude of oscillation pressures need not be higher than a small fraction of an atmosphere and the oscillation frequency is just below the auditory range. The time constant of the washout is reduced by two to three orders of magnitude compared to the passive equilibration by diffusion alone. The mechanism is based on gas dispersion within the gaseous phase of the containers and on gas compressibility. It may be used to remove an undesired gas out of a closed container or space filled with granular material such as solid fuel. It is also useful in the purging of porous material such as active coal.     

进给系统刚度对内球面车削的误差影响研究

针对目前半闭环车床加工内球面精度低、误差大的现状,研究进给系统刚度对加工误差的影响并提高内球面的加工精度.利用赫兹接触理论对进给系统刚度进行分析,建立了刚度的数学模型．分析了半闭环车床加工内球面的工艺过程,并推导了切削曲面过程中进给系统受力状况,给出了误差表达式．通过对加工误差模型的仿真研究,结果表明进给系统刚度所产生的加工误差与刀位点和母线圆弧形状有关,所产生的误差可通过增发运动脉冲补偿．提出了一种引进补偿机制的插补运算方法,为提高内球面加工精度提供了理论上的指导．     

颗粒流润滑剪切膨胀的力学机制研究

颗粒流润滑是可用于苛刻环境下的新型润滑方法,颗粒流的剪切膨胀特性是全面建立颗粒流润滑理论亟需解决的关键问题。该文基于离散单元法建立了颗粒流润滑的分析模型,研究了润滑启动阶段剪切膨胀现象的变化规律,剪切膨胀的速度适应机制和压力适应机制,并在总结剪切速度和压力载荷对剪切膨胀影响的基础上分析得出了剪切膨胀现象的力学机制。研究结果表明:润滑启动阶段,颗粒润滑系统的剪胀率随时步的变化服从二次多项式规律;颗粒润滑系统的剪切膨胀幅度随剪切速度,压力载荷的增大均呈现逐步递减的变化趋势;颗粒润滑系统的剪切膨胀特性与颗粒润滑介质间细观力链的波动密切相关,当细观力链的波动幅度变大时,颗粒润滑系统剪切膨胀的变化幅度亦增大,反之则减小。颗粒润滑介质间的接触力分布按幂函数规律变化,且颗粒润滑介质间力链的强度随着剪胀率绝对值的增大而变强。