面向高效节能的螺旋输送机设计参数优化方法EI北大核心

为解决螺旋输送机在混凝土小预制件生产过程中的能耗高,效率低等问题,提出了一种面向高效率、低能耗的混凝土螺旋输送机设计参数优化方法。首先,建立混凝土螺旋输送机工作过程的速度和力学模型,揭示影响螺旋输送过程能耗和效率的重要因素。在此基础上,以螺距、转速和输送长度为优化变量,以螺旋输送过程总能耗最小、输送效率最大化为目标,建立混凝土螺旋输送机设计参数多目标优化模型,并提出一种基于改进的非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)进行优化求解。最后,通过将多目标优化结果与单目标优化结果进行对比分析,验证了所提出优化方法在提高混凝土螺旋输送效率的同时可有效降低生产能耗。     

水平螺旋输送机输送效率与能耗优化探究

螺旋输送设备广泛用于饲料、食品、矿物等散装物料颗粒短距离或中距离输送,尽管其结构简单,设计参数较少,但其输送过程对于设计人员来说是较为复杂的,因此设计人员更倾向于使用经验性参数,从而可能导致螺旋输送机性能过剩,速度不匹配等问题。为探究螺旋输送机的输送效率与功率消耗受部分参数影响关系,通过理论分析建立螺旋输送机的功耗和输送效率的简易数学模型,分析影响螺旋输送机功耗与输送效率的主要参数,根据所得参数设计正交试验,使用EDEM软件仿真试验分析获取试验指标。依据试验因素与指标参数使用Design-Expert软件得出功率与输送效率的回归模型和其受部分性能参数的影响关系。再以最低功率和最高输送效率建立目标函数,得出优化数据,并进行对比分析,得出优化后的参数相对于LS100型螺旋输送机在最大推荐主轴转速,填充率30%参数下功耗降低3%而输送效率提升12%,表明该优化结果参数下的螺旋输送机有降低功耗提高传输效率的作用,研究成果对螺旋输送机的参数设计有一定的参考价值。     

垂直螺旋输送机输送特性及其参数优化研究

为了研究黏性物料(以潮湿的煤炭颗粒为例)在垂直螺旋输送机输送过程中的输送特性,以及以输送效率最大与叶片最大磨损深度最小的多目标优化问题,基于离散单元法(DEM)和非支配排序的遗传算法(NSGA-Ⅱ)的方法,研究了不同输送参数对螺旋输送特性的影响规律,并对垂直螺旋输送参数进行了优化。首先,基于DEM仿真研究了不同螺旋转速、螺距与间隙对垂直螺旋输送特性的影响;然后,对拟合后的回归模型进行了方差分析(ANOVA),并采用NSGA-Ⅱ算法对多目标模型进行了优化求解;最后,运用熵权法与灰色关联法对螺旋输送机进行了综合评价,确定了螺旋输送机的最佳输送参数。研究结果表明：煤炭平均质量流率随螺旋转速、螺距或者间隙的增加而增加,其影响程度顺序为：螺旋转速>螺距>间隙;叶片最大磨损深度随螺旋转速或者间隙的增加而增加,随螺距的增加而先减小后增加,其影响程度顺序为：螺旋转速>间隙>螺距;最佳垂直螺旋输送参数：螺旋转速n=360 r/min、螺距S=236.5 mm和间隙C=8.5 mm。以上研究成果可以为垂直螺旋输送特性的研究及设备优化提供一定的借鉴。     

基于粒子群算法的螺旋钻锚杆回收装置的结构参数优化

为提高锚杆回收装置的钻进效率,实现轻量化,以锚杆回收装置的螺旋钻杆为研究对象,以钻杆的内径和外径、叶片厚度、螺距、螺旋升角、转速、头数以及叶片高度为优化参数,以钻杆输送效率最高、重量最轻、二次破碎率最高为优化目标,采用粒子群算法对钻杆结构进行参数优化,结果表明锚杆回收装置的钻进效率提高了31.4%,重量减轻了12.7%,二次破碎率提高了48.7%,提高了锚杆回收效率,增强了螺旋钻杆的耐磨程度和强度。     

集成参数化有限元与响应面的矿用螺旋输送机带式螺旋轴轻量化设计

针对工程机械优化目标函数隐性化和求解效率低的问题,文中提出了一种集成参数化有限元与响应面的优化设计方法,并以矿用螺旋输送机带式螺旋轴轻量化设计为例,说明了该方法的思路与实现过程。为提高有限元建模效率,开发了基于APDL的带式螺旋轴参数化有限元模型,实现了不同尺寸带式螺旋轴的快速有限元分析。通过析因试验筛选出对带式螺旋轴受力分布和疲劳寿命影响显著的设计变量,并以结构强度和疲劳寿命为约束建立带式螺旋轴轻量化设计模型。采用优化的拉丁超立方采样并结合有限元仿真结果建立响应面模型,来拟合设计变量与目标函数之间的隐式关系,最后通过Minitab响应优化器进行寻优求解,实现带式螺旋轴减重15.4%。求解及验证结果表明：所提出的方法不仅轻量化效果明显,而且可以在保证计算精度前提下缩短设计周期,提高整体优化效率。     

基于EDEM不同叶片形状垂直螺旋输送机的结构设计

本文主要通过改变垂直螺旋输送机螺旋叶片的形状,并借助EDEM仿真实验模拟物料的输运情况,探究不同叶片形状对垂直螺旋输送机输送效率的影响,并得出与传统直线型母线的螺旋叶片相比,弯曲型母线的螺旋叶片在输送的过程中输送效率最高。     

基于改进多目标粒子群算法的螺旋钻杆参数优化

为提高螺旋钻采煤机的输送效率,改善其输送性能,文中以螺旋钻杆的内径、叶片厚度、叶片导程及螺旋升角为设计变量,选择采煤机的输煤生产率最大和能耗最低作为优化目标,采用改进多目标粒子群算法对螺旋钻杆参数进行优化。优化结果表明:基于自适应惯性权重和交叉变异的多目标粒子群算法使螺旋钻采煤机的输煤生产率提高了24.1%,实际输送功率降低了4.8%。     

螺旋给料机结构优化设计

螺旋给料机是一种无挠性牵引设备,但是在输送黏性相对较大物料时,容易发生堵料现象,进而导致进给效率不高.为提高螺旋给料机的工作性能和适用性,实现高效输送,本课题以给料机螺旋体为研究对象,以螺旋参数包括螺距、叶片直径、螺杆内径和外径为优化设计变量,以螺旋体质量、进给效率为双优化目标;运用遗传算法,根据建立的螺旋参数表达式得到优化目标值;然后对优化前、后的螺旋体结构在ANSYS中进行有限元仿真分析,验证其合理性.研究结果表明:螺旋体重量较优化前减少9.34％;进给效率提高8.2％;螺旋体的最大等效应力降低16.7％;达到了轻量化、提高进给效率的优化目标.     

基于动态双重心法的悬臂螺旋输送机螺旋轴的变形分析

将悬臂螺旋输送机中一个节距内的物料以通过轴中心线的垂直平面分为左右两部分,通过分析筒形悬臂螺旋输送机螺旋轴受力状态和物料左右重心的轨迹变化,提出了用动态双重心法来求解螺旋轴的挠度值,并通过实例计算结果与ANSYS分析值对比验证了动态双重心法分析螺旋输送机螺旋轴变形的正确性.研究结果表明,影响螺旋体挠度的主要因素是螺旋轴的重力和被输送物料对叶片产生的圆周力;螺旋输送机内物料填充率从0～1变化时,螺旋轴在物料作用下挠度的变化趋势为:低-高-低,填充率在0.73处时挠度达到最大值;悬臂螺旋输送机向上输送物料时,其螺旋轴挠度随输送倾角的增大而增大,而向下输送时,其螺旋轴挠度随输送倾角的增大而减小;随着螺旋升角的减小,螺旋输送机内物料填充率的变化对螺旋轴挠度的影响程度降低.     

煤矿皮带机输送问题分析及螺旋输送机应用研究

分析了煤矿皮带机现有结构的特点和输送过程中存在的问题,介绍了螺旋输送机主要类型,分析了螺旋输送机结构特点。实践得出,将螺旋输送机应用到皮带机上可完成对机尾滚筒上附着物的刮除,实现皮带机机尾清理过程的机械化和自动化,提高煤炭的输送效率和企业生产效率,降低生产成本,增强煤矿的生产安全。     

球形物料螺旋输送能力影响因素的试验分析

为获得粒子冲击钻井技术中关键设备钢球螺旋输送机输送量计算的经验公式,对影响输送量的相关因素如螺槽深度、螺杆和筒壁表面质量、物料粒径大小、螺杆与筒壁的间隙等因素,进行了相关的试验研究。试验结果表明：输送能力随着螺槽深度的增加而增强,筒壁和螺杆表面质量的高低对球形物料输送能力的影响很小,粒径大小和颗粒表面光滑程度对输送能力有一定的影响;螺杆与筒壁的间隙越大,输送能力越差。最终根据试验结果,得出钢球螺旋输送机的输送量计算的经验公式,并通过粒子反流试验装置中的钢球螺旋输送机进行了验证,可为后续装置的应用设计和设备制造提供指导。     

一种螺旋输送链的设计

根据实际需要在传统侧弯顶板滚子链基础上提出了一种螺旋输送链的设计思路,详细探讨了实现螺旋输送的工作原理,并设计开发了一种螺旋输送设备对这种螺旋输送链进行了设计验证。结果表明：该输送链实现了设计的输入要求,可根据需要对该链进行产品系列化。     

摊铺机变径变螺距螺旋分料器抗离析研究

从摊铺机螺旋分料器布料过程中沥青混合料的力学特性和输送机理出发,采用流体力学及动力学对混合料在螺旋分料器中的受力、加速度、摩擦力及运动规律进行理论分析.得出了导致沥青混合料产生离析的技术原因和改进措施,提出了变径变螺距螺旋分料器的设计方法.在保证料流均匀的情况下,研究螺旋分料器工作转速、螺径/螺距比对混合料离析的影响,探讨螺旋分料器各工作参数与对物料输送性能之间的关系.建立了变径变螺距螺旋分料器参数化设计的计算模型,为变径变螺距螺旋分料器的结构设计提供了理论依据.     

基于有限元法的横向载荷条件下丝杠升降机静强度分析

升降式输送机在输送起停过程中会产生惯性作用力,其作为横向载荷作用在丝杠升降机上,使得丝杠升降机中滚珠丝杠应力极值大幅度地提升。通过建立滚珠丝杠有限元模型,对滚珠丝杠在横向载荷条件下进行应力分析,得到滚珠丝杠的应力分布情况,提出了2种导向机构,以减小滚珠丝杠应力极值。实践表明,通过导向支承轮增加滚珠丝杠伸出端的支承,大大改善了丝杠升降机的受力状况并降低了其应力极值,对于提高丝杠升降机的工作寿命及升降式输送机的工作可靠性具有参考意义。     

垂直螺旋输送机空转时临界雷诺数的分析

垂直螺旋输送机空转时,随着螺旋轴旋转速度的逐渐提高,管中空气将先后出现Taylor-Couette-Poiseuille流动(TCP)和湍流等现象,TCP流中的流态为稳定螺旋涡时,有利于提高散体的输送效率。描述了螺旋输送机空转状态下不可压缩定常流的动力学方程组,分析出螺旋转速、螺旋轴直径、螺距等参数与雷诺数Re之间的关系,并利用Fluent软件进行数值模拟,得到不同的螺旋轴转速下垂直螺旋输送机内的流速矢量图和流线图,推荐出适宜螺旋输送机中TCP流稳定螺旋涡出现的临界雷诺数Re。     

滚珠螺旋液压摆动马达的伺服优化设计

提出一种具有受力特性好、传动平稳、效率高、单位重量输出力矩大等特点的滚珠螺旋液压摆动马达,建立了系统伺服动态优化设计的数学模型及分析方法,分析了滚珠螺旋液压摆动马达系统的优化参数与系统耗能、效率、频宽之间的关系,为优化设计提供了理论依据,基于该设计理论设计的滚珠螺旋液压摆动马达具有好的相对稳定性、动态性以及快速响应等控制性能。     

倾斜螺旋输送机在赤砂糖中的应用及设计

倾斜螺旋输送机是一种粉状物料搬运装置,其在制糖厂是很好的运输设备,可实现赤砂糖向上提升及推送的作用,其设计保证对赤砂糖进行连续输送的效果。实践结果表明,其设计是可行的,实现了赤砂糖连续性生产,保证了输送量。     

变距螺杆的几何建模与仿真加工

基于包装输送装置对分件供送螺杆的功能要求,选择三段组合式变距螺杆作为研究对象,对螺杆的运动规律进行了分析,给出了三段组合式变螺距螺旋线的数学方程,利用Pro/E建立了变距螺杆的数学模型,并采用CAM软件进行了仿真加工.     

基于PLC的曲料输送系统设计及动力学仿真

针对汾酒集团曲料输送系统自动化程度低、堵料等问题,在不改变原有主体结构的基础上,采用PLC和变频调速技术,通过传感器实现闭环的自动化控制。利用ADAM S对螺旋输送机进行仿真分析,得到了输送机转速与推力间的关系曲线。仿真结果表明新方案可有效防止曲料拥堵和输送不均匀等情况的出现。螺旋输送机的使用性能及可靠性均达到设计要求,实际运行良好,经济效益显著。     

全悬挂耐高温锅炉灰渣刮板输送机研究与应用

为解决目前国内冶金行业炉体灰斗高温灰渣输送过程中,所使用国产的高温埋刮板输送机存在刮板链条易磨损或者变形断裂、输送距离短、易发生堵料闷车、机壳易磨损或者变形、整机使用寿命短、输送机与灰斗吊装连接螺栓存在剪断安全隐患等许多问题,经过广泛调研,通过对输送机的头部、尾部、中间机壳、导轨、刮板链条、中间隔板、进料口连接法兰、链条张紧装置、控制和保护装置等零部件创新设计和优化结构、合理选用材料和加工工艺,"全悬挂耐高温锅炉灰渣刮板输送机"有效地解决了上述问题。输送距离可以达到100m以上,出现卡堵、闷车时可以应急处理和控制,能有效消除输送机与灰斗之间因温差变化、热胀冷缩导致几何尺寸变量不一致产生的内应力引起的变形,整机密封性能好、使用寿命长,运行安全可靠、成本低,检修、维护方便,实现了降耗、节能和环保。目前,已经在冶金行业推广使用,产生了显著的经济效益和社会效益。