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            振动给料机在不同进料量及频率下的功率消耗研究

            [发布日期:2018-06-04 09:37:00 浏览量:606 ]
             

            振动给料机在不同进料量及频率下的功率消耗研究

                为研究探测进料量及振动频率对振动给料机物料消耗功率的影响,利用三维离散元软件E?#27169;牛停?#23545;GZD 振动给料机在不同进料量、振动频率条件下的给料过程进行了数?#30340;?#25311;,得出了振动给料机在不同条件下的物料消耗功率。结果表明:进料量越大,物料消耗功率越大;振动频率越高,物料消耗功率也就越高。在给料机工作一?#38382;?#38388;后,其物料消耗功率将达到一个相对稳定的值,可将此值作为振动给料机设计中的物料消耗功率。

            引言

                振动给料机作为一种常见的给料设备,可以实现散体物料的连续输送作业,被广泛地应用于采矿、冶金、农业、土建等行业中电机是振动给料机的核心部件,其稳定和充足的功率是支持给料机连续生产、保证生产流程的顺利运行的必要条件。振动给料机的进料量、振动频率直接影响给料机的物料消耗功率,从而影响给料机电机功率的确定。通常振动电机的功率计算可分为振动功率和摩擦功率计算两部分,其中振动功率?#22336;?#20026;振动体消耗功率和物料消耗功率,前者可根据经典力学和有限元提取综合计算得出,而后者的计算与物料参振质量有关。由于连续生产时物料参振质量是不断变化的,而参振质量又与物料参振系数Km有关,?#20063;?#25391;系数Km的选择?#27573;?#23485;泛这就造成了物料消耗功率难以准确计算。所以,需要探寻一种新的方式来确定不同工作条件时的物料消耗功率。

               离散单元法(Discrete element method)作为分析散体颗粒动力学特性的一种有效数值计算方法,被广?#27827;?#20110;颗粒输送、粉末加工、混合搅拌、散体仓储等生产实践中[8-10]。该方法可以得到实验难?#22278;?#24471;的颗粒尺度数据,例如颗粒能量、动量等。在散体分析方面,离散元法具有良好的可靠性。

               为了探究进料量及振动频率对振动给料机物料消耗功率的影响,本文采用三维离散元法,模拟了GZD型振动给料机在不同进料量、振动频率条件下的给料过程,得出了物料消耗功率。同时揭示了进料量及振动频率对振动给料机物料消耗功率的影响,振动电机功率的合理选用提供了有益的理论参考。

            1 给料机几何模型及模拟?#38382;?#35774;置

            1.1给料机几何模型

               本文选取GZD型振动给料机作为研究对象,应用SoildWorKs软件对其给料箱进行三维建模,给料箱外形尺寸为2580 mm×1280 mm×1200 mm,详见图1。物料从进料口进入给料箱内,在不同振动?#38382;?#30340;作用下完成给料作业。

             

            1.2模拟?#38382;?#30340;设置

             

               本文应用EDEM软件对振动给料机的给料过程进行数?#30340;?#25311;及分析。根据相关?#21335;祝?2]、13]选用Hertz-Mindin(无滑移)模型,并将所模拟的颗粒设定为圆球形,颗粒材质为焦炭,平均直径为60 mm。根据实际工艺及有关?#21335;?,分别设置焦炭和给料箱的材料属性及运动?#38382;?#35265;表1。根据振动给料机的实际工艺设置进料量、振动频率及振幅等?#38382;?2]。研究进料量对物料消耗功率的影响?#20445;?#35774;置进料量分别为160、170、180、190 /h,振动频率为25 Hz,振幅为3.5 mm;分析振动频率对物料消耗功率的影响?#20445;?#35774;置振动频率分别为15、20、25 Hz,进料量为180 t/h,振幅为3.5 mm。以上模拟分析中均选用21°的振动方向角和6°的槽面倾角。

            2模拟及结果分析

            2.1给料过程模拟

               颗粒群在给料箱中有着复杂的运动形态,给料箱中各位置的颗粒速度也不相同。在给料箱底面和侧面的碰撞、摩擦作用下,颗粒运动会呈现类似流体的复杂运动形式。?#19978;?#28966;颗粒在振动给料箱中的运动过程如图2所示。

             

            2.2物料消耗功率的计算

               经求解,完成振动给料机在不同进料量及振动频率条件下的给料过程。通过计算得出振动给料机各时刻在X、Y方向所受的总力及沿两个方向的运动速?#21462;?#39063;粒输送过程的求解、计算由计算机及EDEM软件功能自动完成。此时通过EDEM软件后处理功能提取X、Y方向的力和速度,将力和速度分别沿振动给料机的激振力方向合成(也就是振动方向角6°的方向),分别得到沿振动方向总力F及运动速度v。

               条件下的给料过程。通过计算得出振动给料机各时刻在X、Y方向所受的总力及沿两个方向的运动速?#21462;?#39063;粒输送过程的求解、计算由计算机及EDEM软件功能自动完成。此时通过EDEM软件后处理功能提取X、Y方向的力和速度,将力和速度分别沿振动给料机的激振力方向合成(也就是振动方向角6°的方向),分别得到沿振动方向总力F及运动速度v。

            根据功率公式:P=F?v

            (1)式中:P为物料的消耗功率,W;F为振动给料机沿激振力方向所受的总力,N;v为振动给料机沿激振力方向的运动速度,m/s;结合式(1)便可计算出不同条件下,振动给料机中物料消耗的功率P。

            2.3结果分析

               将不同条件下各时刻的物料消耗功率P进?#21368;?#27604;,得出不同进料量和不同振动频率对物料消耗功率的影响曲线,如图3、图4所示。图3中频率选用25 Hz,进料量分别选用160、170、180、190 t/h进?#21368;?#27604;;图4中进料量为180 t/h,振动频率分别选用15 、20、25 Hz进?#21368;?#27604;分析。

                从图3中可以看出物料消耗功率曲线先上升,而后随时间趋于平缓,这说明振动给料机输送颗粒稳定?#20445;?#29289;料消耗功率会达到一个相对稳定值。图3中选用160、170、180、190 t/h的进料量?#20445;?#26009;机物料平均消耗功率分别为2.7、2.9、3.2、3.3 kW,这就说明物料消耗功率随进料量的增大而增大。进料量为190 t?#20445;?/p>


               给料机的物料消耗功率达到最大,最大值为3.54 kW;其它?#38382;?#19968;定,进料量为180 t/h?#20445;?#25391;动频率为15、20、25 Hz?#20445;?#29289;料平均消耗功率分别为1.6、2.5、3.2 kW,如图4所示。这表明提高给料机的振动频率,会增加物料消耗功率;振动频率为25 Hz?#20445;?#32473;料机的物料消耗功率达到最大,最大值为3.3 kW。

            3 结论

            1)利用离散单元法模拟了振动给料机的给料过程,得出了不同条件下振动给料机的物料消耗功率,此计算方法较为新颖。

            2)其它?#38382;?#19968;定?#20445;?#21152;大进料量、提高振动频率都会增加给料机物料消耗功率。



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