快递末端配送体系的问题分析及优化研究

目的 针对粉体螺旋输送时物料含气导致的物料密实度不足、包装机工作效率低等问题,设计一种变螺距螺旋来达到密实粉体、提高螺旋输送效率的目的。方法 首先通过气体容积法,测定粉体物料的压实密度,由粉体螺旋输送过程中密度流量关系式,计算得出在转速、螺旋叶片直径一定时,达到压实密度的最小螺距。然后在输送长度确定的情况下,运用等差设计原则,计算出密实段变螺距螺旋的设计参数。最后进行三维建模及仿真分析,对所设计的螺旋进行优化。结果 设计出了三段式变距螺旋,相较于等螺距螺旋,输送过程中物料密度增加了6.541%,螺旋输送质量流量提高了2.475%。结论 验证了通过变螺距螺旋来达到密实粉体的可行性,提高了螺旋输送效率,为螺旋输送过程中粉体脱气方法提供了参考。     

垂直螺旋输送机临界转速的仿真研究

为确定实际模型的临界转速,采用EDEM、RecurDyn和ADAMS.2建立螺旋直径为400 mm、升程为330 mm的双螺旋垂直螺旋输送机和单个颗粒的仿真模型;通过仿真确定临界转速的区间,根据二分法不断缩小临界转速的区间,直至得到临界转速终止仿真;在EDEM中建立输送高度为0.3 m、填充率分别为20%、40%、60%和80%的颗粒群仿真模型,采用相同的方法完成仿真。结果表明:仿真结果验证了粒子与螺旋面、罩壳内壁之间的接触力类型,得到单个颗粒时螺旋的临界转速约为70 r/min;4种填充率下的临界转速分别为75、81、91、100 r/min;单质点法求解的理论临界转速为82 r/min,与单个颗粒、输送高度为0.3 m、填充率为20%和40%的颗粒群仿真结果接近,而小于输送高度为0.3 m、填充率为60%和80%的颗粒群仿真临界转速。说明单质点理论只适用于小填充率的垂直螺旋输送机模型。     

基于气固耦合散粮旋流输送弯管流场特性研究

目的 降低粮食颗粒输送中对弯管的磨损程度。方法 引入旋流输送,设计一种侧向补气起旋装置。侧向起旋装置中心轴线与主管道中心轴线的夹角分别为45°、55°、65°,主管道多相流速度固定为20 m/s,侧向起旋装置气流速度分别为20、30、40 m/s。基于散粮气力输送试验平台结合Fluent软件进行分析,采用CFD-DEM对粮食颗粒在弯管内输送情况进行仿真,并对比压降、颗粒分布、螺旋迹线等指标。结果 发现侧起旋装置与主管道夹角为55°,侧起旋装置气流速度为30 m/s时,颗粒螺旋前进,明显减小与管壁的磨损,输送效果最优,经试验验证,与仿真结果一致。结论 文中设计的装置明显降低了粮食颗粒输送中对弯管的磨损,运输效果良好。     

试析涂装悬链式输送设备应用中存在的问题与应对策略

现代汽车涂装制造行业中，悬挂输送设备的运用较为广泛，由于其功能较为全面且具有高度的柔性，同时也能在长距离的运输中保持较高的稳定性。然而在悬挂运输的过程中往往容易出现问题，在一定程度上影响了输送的效率以及系统的运行，通过对实际设备的运行过程中存在的问题进行分析，由此提出了针对性的解决策略，为类似悬挂式输送设备的应用中的问题解决和预防提供了可供参考的经验。     

食品粉体螺旋输送荷电特性数值模拟

目的 研究食品粉体螺旋输送的荷电特性，为食品粉体除静电技术提供理论基础。方法 基于EDEM中“Tribocharging”摩擦充电模型以及“Hertz-Mindlin(noslip)”接触模型，用SolidWorks软件建立螺旋喂料结构三维模型并导入EDEM软件；以小麦粉为仿真材料，对同一转速、不同粒径或同一粒径、不同转速下的颗粒荷电过程进行模拟仿真。结果 在螺旋轴转速为100r/min等距螺旋输送仿真条件下，粒径为0.1、0.2、0.3mm小麦粉体颗粒的平均荷质比分别为1.43、1.6、2.45nC/g；粒径为0.3mm的小麦粉颗粒，在螺旋转速为80、100、120 r/min仿真条件下，平均荷质比分别为2.68、2.45、2.26 nC/g；带电颗粒主要集中在与料筒和螺旋体接触的区域，出料口中间区域存在带电量较少或不带电的颗粒。结论 小麦粉等距螺旋输送，颗粒的平均荷质比随粒径增大而增大，随螺旋轴转速增加而减小，为粉体除静电技术提供了参考。     

双头伺服驱动容积式灌装机设计

目的设计一种适合于涂料灌装的自动灌装设备,以提高灌装过程的自动化程度,提升灌装精度。方法采用双头分别灌装,将灌装时间分散,压缩设备准备时间;采用伺服电机和滚珠丝杠代替原有气缸驱动,利用伺服电机重复定位精度高的特点提升罐装精度。设计相应的控制程序和界面便于生产过程中设备参数的调整。结果针对5 L包装桶的灌装效率为每桶2 s,灌装精度达到±5 m L。结论通过实际生产证明该设备能够适用于各类流动液体物料自动灌装生产。双头伺服驱动容积式灌装机能够作为独立设备单机使用,也可通过以太网与控制设备通讯,作为灌装生产线的一部分配合其他设备使用,能够实现生产状态的在线监测和生产参数的远程控制。     

硅灰石表面有机改性及对颗粒分散性的影响

为降低硅灰石颗粒表面的亲水性,改善其在有机介质中的分散性和界面结合作用,采用硬脂酸钠为改性剂对硅灰石进行表面改性,对改性工艺各影响因素进行试验考查,对改性后硅灰石表面润湿性和在有机介质中的分散性进行表征。结果表明:硅灰石经硬脂酸钠改性后,在水中的润湿接触角由改性前的10.83°增大为69.33°,表面自由能由102.17 m J/m~2减小至41.78 m J/m~2,改性硅灰石在煤油中的分散性显著提高,通过热力学分析解释改性前后硅灰石颗粒分散性变化的趋势。     

螺旋轴直径对螺旋输送机性能的影响

为了分析螺旋轴直径对螺旋输送机性能的影响,采用颗粒物质力学方法,借助离散元分析软件,首先对模型进行了验证,通过选取一组不同尺寸的螺旋轴,其他模型参数不变,采用周期性边界处理方法,考察螺旋轴直径在不同螺旋转速下对螺旋输送机性能的影响。结果表明:随着螺旋转速的增加,相同螺旋轴对应的颗粒平均速度增大,能量消耗增加,法向接触力增加,颗粒输送的稳定性降低;在相同的螺旋转速下,随着螺旋轴直径的增加,单位体积上的颗粒数增加,流化层深度增加。得出在保证输送量的同时,甄选螺旋转速900 r/min,螺旋轴直径13 mm为最合适的一组参数。     

冷喷涂中颗粒形状和温度对其沉积过程的影响

为提高镁合金的抗腐蚀性能,以冷喷涂方法在其表面喷涂铝颗粒并采用有限元ALE网格方法对该过程进行了数值计算。考察了颗粒和基板的变形特性、温度分布;研究了颗粒形状、颗粒和基板初始温度对其沉积过程、颗粒反弹特性等的影响。结果表明,颗粒形状对系统局部变形影响较大;颗粒形状及速度对其反弹能、基板表面坑深、最大接触面积等也有较大影响。对系统预热有利于颗粒和基板的结合。当椭球形颗粒沿着其长轴碰撞以及球形颗粒碰撞时,温度和塑性变形都对称分布。结果可初步用于冷喷涂实验参数的选择和优化。     

浅谈碾米机螺旋输送器设计

碾米机是我国主要的粮食加工设备之一,碾米机的主要零件螺旋输送器简称"螺旋头",其性能的优劣将直接影响整个碾米机的加工效率,所以在整个碾米机的设计中非常重要,将通过八个方面探讨碾米机螺旋输送器的设计和有关技术关键.     

粉料包装机计量螺杆的结构参数优化设计

目的 在不改变螺杆转速和外径的前提下，对已有包装机的计量螺杆结构参数进行优化设计，提高计量螺杆的输送效率。方法 构建螺杆的输送能力模型，并分析颗粒在计量螺杆内部的运动速度。通过电镜显微镜观测典型物料颗粒微观形貌，在离散元仿真环境中构建颗粒形貌，并模拟粉状物料的计量输送过程。通过比对不同结构参数的计量螺杆输送能力，得到初选结构参数，基于粒子群优化算法得到螺杆最佳结构参数，通过仿真模拟方法对优化后的计量螺杆输送能力进行比对验证。结果 优化后的计量螺杆对粉状物料输送速度为358.79 mm/s，输送效率提高了7.44%。结论 通过优化结构参数和仿真模拟结合的方法，提高了粉状物料计量螺杆的输送效率，为工业企业计量螺杆的设计和加工提供基础数据参考。     

螺旋喂料装置密实段参数优化设计及耦合仿真

针对粉体物料螺旋输送过程中存在粉尘污染、输送效率较低的问题,为实现粉体物料脱气密实输送的效果,以粉体输送密实螺杆结合微负压真空仓的方式,对螺旋喂料装置的密实段进行结构设计及参数优化.建立螺旋喂料装置的三维模型,并选用遗传算法进行参数优化,结合EDEM-Fluent耦合仿真对所设计装置密实效果进行分析.结果表明,物料的平均质量流量约为0.831 kg/s,输送最大密度为889.299 kg/m3,最大密实百分比为20.51％,质量流量在0.783～0.883 kg/s的范围内波动,波动百分比在±6.26％以内,本装置具有较好的密实脱气效果,且在保证物料质量流量增加的同时,流量波动降低,喂料精度提高.     

瓷砖装箱机充填装置设计

目的为提高瓷砖包装自动化程度,对瓷砖自动包装生产线的核心机构——充填装置的结构参数进行优化设计。方法以包装效率为目标,在MATLAB平台上建立瓷砖在皮带上输送时间t的目标函数,对瓷砖充填装置的皮带输送距离进行优化设计。结果根据优化结果,得到了皮带输送瓷砖的距离x1为972 mm,完成了装置的三维实现图。结论该装置很好地满足了实际要求,提高了自动化效率;目标函数也适合于包装机械中对加速度有要求的各种装置运动行程的求解。     

The effect of oscillating flow on a horizontal dilute-phase pneumatic conveying

ABSTRACT

A horizontal dilute-phase pneumatic conveying system using vertically oscillating soft fins at the inlet of the gas–particle mixture was studied to reduce the power consumption and conveying velocity in the conveying process. The effect of different fin lengths on horizontal pneumatic conveying was studied in terms of the pressure drop, conveying velocity, power consumption, particle velocity, and intensity of particle fluctuation velocity for the case of a low solid mass flow rate. The conveying pipeline consisted of a horizontal smooth acrylic tube with an inner diameter of 80 mm and a length of approximately 5 m. Two types of polyethylene particles with diameters of 2.3 and 3.3 mm were used as conveying materials. The superficial air velocity was varied from 10 to 17 m/s, and the solid mass flow rates were 0.25 and 0.20 kg/s. Compared with conventional pneumatic conveying, the pressure drop, MPD (minimum pressure drop), critical velocities, and power consumption can be reduced by using soft fins in a lower air velocity range, and the efficiency of fins becomes more evident when increasing the length of fins or touching particles stream by the long fins. The maximum reduction rates of the MPD velocity and power consumption when using soft fins are approximately 15% and 26%, respectively. The magnitude of the vertical particle velocity for different lengths of fins is clearly lower than that of the vertical particle velocity for a non-fin conveying system near the bottom of the pipeline, indicating that the particles are easily suspended. The intensities of particle fluctuation velocity of using fins are larger than that of non-fin. The high particle fluctuation energy implies that particles are easily suspended and are easily conveyed and accelerated.     

月壤的钻取采样离散元动态行为研究

月壤为离散介质,其力学行为不仅受外部因素影响,而且受月壤颗粒形状之间相互作用和约束因素影响,一般连续介质力学难以模拟其力学特性,而离散元法作为一种分析离散介质的数值方法,可用来模拟器具与月壤相互作用的力学行为.基于前苏联Luna 24月面钻取采样过程力学机理分析,首先对钻取运动过程进行分析,然后应用PFC3D离散元软件,构建离散元月壤模型,通过赋予颗粒接触刚度、摩擦系数、粘结系数等定义月壤本构模型,仿真钻取过程,对比钻取消耗能量和钻进阻力.计算结果表明螺距和转速对钻取消耗能量和钻进阻力影响较大,螺距越大,转速越高,钻取消耗能量和钻进阻力越大,且与螺距和转速呈线性关系.研究结果可为月表采样机构的设计与优化提供借鉴.     

塑料加工成型技术的最新研究进展

依据塑料工业发展低耗、高效、环保型“绿色”加工成型技术的重大需求,随着塑料塑化输运方法的不断演变与创新,在塑料动态加工成型方法和设备的基础上提出和研究了基于拉伸流变的塑料加工成型方法和技术,着重讨论了拉伸形变支配的叶片挤压系统中塑料塑化输运过程、叶片挤压系统的技术特征和叶片塑化输运技术的应用。研究结果表明,与传统技术及设备相比较,这种新技术及设备具有加工历程缩短50 %以上、加工能耗降低30 %左右、混合混炼效果好、制品质量提高、对物料适应性广等优异的技术性能。同时发现,新技术及设备在多相多组份复合材料、剪切热敏感高分子材料等物料体系的加工方面具有独特优势。     

微振动主动隔振平台的超磁致伸缩驱动器设计

对三自由度微振动主动隔振平台的基础器件--超磁致伸缩驱动器（GMA）和放大机构进行结构参数的优化设计。基于对GMA系统从能量输入到输出整个过程的电-磁-机械耦合特性分析,提出了结构的能量损耗率最小的优化方法。结构参数优化后的GMA能量损耗率仅为优化前的0.34倍。将优化结果带入驱动系统动力学模型,优化后的位移响应幅值增大为优化前的2.28倍,初始时刻的冲击加速度响应减小为优化前的0.11倍。仿真结果表明基于能量损耗率最小的超磁致伸缩驱动系统的优化设计方法有效,设计结果满足微振动隔振平台对GMA及放大机构的驱动稳定性、驱动效率、驱动幅值的设计要求。     

DEM study on the mixed feeding process of coal and cylindroid biomass particles in a screw feeder

The complex mixed feeding process for the binary mixture of coal and cylindroid biomass particles in a screw feeder was numerically studied by the discrete element method (DEM). The effects of biomass feeding ratio, feeding rate, and screw rotational speed on the feeding performance were investigated with the continuity, uniformity, and stability of the mixed feeding process being emphatically discussed. The results reveal that the stability of real-time mass flow rate and biomass blending ratio performs better at higher biomass feeding ratios. A larger variability of real-time biomass blending ratio is found at low feeding rate, while increasing the feeding rate reduces the stability of real-time mass flow rate and the too high feeding rate would cause some cylindroid biomass particles being hindered by the front wall surface of the hopper. Moreover, increasing the screw rotational speed significantly increases the stability of the mixed feeding process.