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.     

螺旋喂料器变径变螺旋结构设计与性能仿真分析

目的 针对螺旋喂料器在日常工作中发生物料堵机的工况，分析堵机原因，寻求通过新的螺旋设计方法来缓解物料堵机的形成，提升螺旋喂料器的工作性能。方法 先通过常规定螺距设计方法进行定螺距螺旋结构设计，再利用等角圆锥螺旋线在喂料区进行变径变螺距结构设计，对2种设计结果利用Solid Works进行建模，将定螺距螺旋模型与变径变螺距螺旋模型分别导入离散元仿真软件EDEM做性能仿真分析。结果 分析结果显示，变径变螺距喂料螺旋与定螺距喂料螺旋相比，喂料区料流均匀，无物料倾斜面形成，相同时间段内物料输送速率显著提升了8.7%，物料质量流率显著提升了12.2%。结论 喂料区变径变螺距的设计有效提高了料流的稳定性，使得喂料区前后料流均匀一致，从源头上解决了螺旋喂料器的堵机问题，同时在相同的设计需求下，提升了螺旋输送的传输效率，对解决螺旋喂料器堵机问题以及变径变螺距螺旋的结构设计具有参考意义。     

变螺距螺旋结构的螺距设计与仿真分析

目的 针对变距螺旋主要以经验设计为主,缺乏系统设计方法的问题,提出一种函数拟合法。方法 首先以二次函数y=Ax2+Bx对变距展开线进行初始拟合,考虑进料段螺旋变距的均匀变化,再以线性函数y=Ax+B进行二次拟合。根据线性拟合结果,采用粒径为1.5 mm的小米物料对等距和变距螺旋进行离散元仿真。结果 得到了进料段变距设计方案,S1=0.4D,S2=0.56D,S3=0.72D,S4=0.8D。相比等螺距,在相同转速及外径下,变距螺旋进料段下料均匀,输送稳定,质量流量与实际流量相对误差为1.8%。结论 验证了变距设计的合理性,可为变距螺旋研究提供参考。     

基于离散元法的果粒灌装输送过程仿真

目的 针对甜橙果粒灌装效率低的问题,提出一种高效精确的果粒灌装输送设备.方法 建立灌装设备的三维模型,研究螺旋叶片几何参数以及果粒特性对果粒罐装过程的影响.结果 果粒灌装设备能够较好地完成果粒灌装,颗粒质量流率比初始值提高了6倍以上;粘性物料颗粒在螺旋输送的过程中能保持较稳定的聚团性,这一特性只与颗粒的表面能有关;在螺旋输送过程中可通过工艺优化增大颗粒的表面能,以达到颗粒在螺旋输送过程中保持明显的稳定性和提高输送效率的目的,当颗粒表面能为0.1 J/m2时,颗粒之间表现出稳定性,在表面能为1.3 J/m2时螺旋输送效率达到最大.结论 经过分析优化,文中提出的灌装设备能够有效实现果粒的高效灌装.     

倾斜式螺旋输送机

本螺旋输送机在输送液-固(颗粒状)混合料时可使液体分离出来。输送机有一个槽形简体,在一端有混合料的进口及液体的出口,在另一端有颗粒物料的出口,在筒体中有一根旋转轴,壳体和轴之间安装着螺旋叶片。螺旋的螺距朝着物料的出口端逐渐加大,这样可使输送效率逐渐减小,从而使颗粒相对位置发生变动以利于槽内物料从筒体的一端向另一端移动,及便于液体的返流。筒体的两端,用盖板来密闭。     

非谐和间歇滑动输送机激振器频率设计优化

介绍和研究了非谐和间歇滑动输送机的工作原理,分析了物料在间歇滑动输送机上运动的特征,得到了物料滑动的平均速度,讨论了输送机激振器频率对物料输送速度的影响,发现物料输送效率随激振器频率的增加而提高的现象仅发生在某一范围内。并由此进一步探讨了频率优化设计,从而达到既提高输送效率,又减少磨损、降低能耗的目的,为该类输送机的设计生产提供理论依据和参数。     

一种新型粉体分散装置的实验研究

为了获得高质量的粉体气溶胶,开发了一种依据浮动压差原理设计的新型粉体分散装置,同时利用该装置进行不同粒径滑石粉的分散实验,分析气溶胶生成质量,考察气体压力、气流量及粉体剩余量等因素时粉体输送量的影响。该分散装置采用锥体流化板结构使物料与空气充分混合,在空气中形成有效的粉体气溶胶,并通过流量控制装置控制气体压力和流量,从而控制粉体的输送速度和输送量。结果表明,该装置能够生成粒径在2μm左右的固体气溶胶,可以通过控制高压空气流量控制粉体输送量。     

基于EDEM的振动特性对钕铁硼永磁粉体填充密度的影响

为了提高钕铁硼永磁粉体填充密度,采用了振动的方法对磁粉颗粒位置进行重排,以减小孔隙率,通过离散元软件EDEM建立了粉体颗粒模型并进行了模拟分析,模拟了在不同振动频率和振动时间下,钕铁硼永磁粉体颗粒的运动状态。结果表明:随振动频率增大,粉体填充密度先增大后减小,在70 Hz时达到最大值;振动时间增加,粉体填充逐渐密实,且振动频率高,填充密度达到最大值用时短,振动频率低,用时长。     

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。     

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。     

Inventor中变螺距螺杆的绘制

螺杆是包装机械中常用的物料供送装置,由于Inventor不能直接由曲线方程绘制复杂曲线,导致无法直接用Inventor设计变螺距螺杆,限制了其在包装机械设计中的应用。结合Matlab的函数计算功能和Inventor的三维造型功能,提出了一种变螺距螺杆的绘制方法。结果表明:该方法能够快速、准确地设计变螺距螺杆,弥补了Inventor在复杂零件造型方面的不足,使其能够在机械设计中发挥更大的作用。     

Pharmaceutical excipients properties and screw feeder performance in continuous processing lines: a Quality by Design (QbD) approach

Abstract

Screw feeder performance is a critical aspect in continuous manufacturing processes. Pharmaceutical excipients, such as mannitol, microcrystalline cellulose, lactose monohydrate, and anhydrous dibasic calcium phosphate can present problems in ensuring a continuous stable feed rate due to their sub-optimal flow properties. In alignment with Quality by Design (QbD) goals, the aim of this work was to identify and explain critical sources of variability of some powder excipients delivery by screw feeding, in particular to continuous processing lines. Pharmaceutical excipients with a wide range of material properties were selected, and the impact of their flow and density properties on screw feeder performance was investigated. The analysis of the powder conveying by the screws was performed at different hopper fills and different screw speeds. A multivariable model involving bulk density (CBD) and parameters from FT4 dynamic downwards testing (SI) and dynamic upwards testing (SE) explained 95.7% of excipients feed rates (p?<?.001). The study gathers valuable information about the screw feeder performance and input materials properties that can help process understanding and QbD-based development of solid dosage forms in continuous processing lines.     

Hot shock compaction of nanocrystalline alumina

An experimental investigation of hot shock compaction of a nanocrystalline alumina powder was performed. The effects of variations in shock pressure and compaction temperature on the properties of the compacted materials were studied. It was found that the bulk density and hardness of the compacted material increased with shock pressure. Increasing compaction temperature resulted in increases in compact hardness and bonding, and reductions in cracking within the compacted specimens. The results suggest that dense, well bonded, crack free nanocrystalline ceramics may be fabricated more effectively using hot shock compaction, than by room temperature shock compaction followed by sintering or room temperature static compaction followed by sintering.     

小型粘性物料混合输送机构设计

目的为了实现2种管装粘性物料的均匀混合、计量和输送,设计一种混拌输送机械装置。方法利用滚动螺旋中螺杆和螺母的配合,以及直线导轨来控制螺母的运动方向,以进行运动传递,实现推盘的直线运动,从而对管装粘性物料进行推送。利用搅拌杆的转动带动挤出头内的搅拌桨对物料进行搅拌。将混合的物料精确计量后,推送并注入终端容器中。控制系统以AT89S52单片机为核心,对推送电机和搅拌电机进行直流PWM调速。结果对管装2种粘稠物料进行推送、搅拌,实现了均匀混合并推送灌输的功能。针对不同物料性质,混拌和灌装速度易于控制、灵活可调。结论小型粘性物料混合搅拌机构结构紧凑、工作稳定、调节方便、适应能力强,丰富了混合灌装机产品。     

Powder Forging of a Motorcycle Connecting Rod

A motorcycle connecting rod is one of the major moving parts affecting the engine performance.The traditional manufacturing process results in material waste and excessive machining.A new method of hot forging P/M has been proposed and studied experimentally.In order to achieve uniform density,the punch was divided into three parts to consolidate the loose powder.The multistage movement of the three parts of the punch,called synchronous compaction,results in the desired uniform density.Powder flow during consolidation was illustrated and the density distribution of the compacts was measured.A set of forging dies with flash was used to produce densification and deformation of the sintered compact.Then a set of flashiess forging dies was designed to obtain the desired shape and dimensions of the connecting rod.The effects of forging temperature and initical compact density on densification were evaluated through hot forging experiments.Based on properties achieved.Fe-C-Cu-Mo was selected as the alloy powder.Through testing and metallographic observation the physical and mechanical properties of the conncting rod produced by the P/M hot forging were found to be superior to those manufactured by the traditional method.