【技术实现步骤摘要】
一种精密微型螺旋输送机构设计的方法
[0001]本专利技术涉及机械设计
，特别是一种精密微型螺旋输送机构设计的 方法。
技术介绍
[0002]螺旋输送机是一种大型固体颗粒输送设备，广泛用于矿产、农业等工业应 用领域。工业上使用的常规螺旋输送机尺寸较大，其输送管道截面直径可达 200mm～500mm，输送距离可达60m到150m。但目前对精密微型螺旋输送机构 的研究几乎为空白，大型常规螺旋输送机无法满足化工业反应物量精准把控、 养殖业饲料精准投喂等应用场合对输送精度的要求。
技术实现思路
[0003]本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较 佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或 省略以避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略 不能用于限制本专利技术的范围。
[0004]鉴于上述和/或现有的微型螺旋输送机构设计中存在的问题，提出了本发 明。
[0005]因此，本专利技术的目的是提供一种精密微型螺旋输送机构设计的方法，其为 微型螺旋输送机构的选型和结构设计提供了有效的方案，基于此方法，能设计 出输送精度高、饲料破损率低、输送扭矩小的微型螺旋输送机构。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种精密微型螺旋输送 机构设计的方法，其包括
[0007]确定研究方向，设计仿真实验组；
[0008]建立颗粒模板，导入EDEM使用API自动填充生成颗粒模型；>[0009]建立颗粒的力学接触模型；
[0010]标定颗粒间的接触参数、颗粒与螺旋输送机构材质之间的接触参数，测量 颗粒和输送机构材质的本征参数；
[0011]建立精密螺旋输送机构中各个三维零件的模型，并根据设计的仿真实验组 将三维零件装配成若干个装配体，以stl格式导入EDEM软件，根据颗粒实际输送 方向和螺旋叶片旋向确定螺旋叶片转向，并设置仿真模型中螺旋叶片的转速；
[0012]建立颗粒工厂，选择颗粒生成方式和速度，确定仿真计算域；
[0013]启动仿真；
[0014]根据仿真计算分析结果，选择最优结构组成方案和参数设计选型；
[0015]其中，接触参数包括滑动摩擦系数、滚动摩擦系数和碰撞恢复系数，本征 参数包括密度、弹性模量、泊松比。
[0016]作为本专利技术所述精密微型螺旋输送机构设计的方法的一种优选方案，其 中：所述主要因素包括螺旋叶片螺距、螺旋输送管道截面形状和螺旋轴种类， 通过控制变量法，设
计仿真实验组分别对三个因素的影响情况进行研究。
[0017]作为本专利技术所述精密微型螺旋输送机构设计的方法的一种优选方案，其 中：建立力学接触模型时，颗粒间法向力计算公式为，
[0018][0019][0020][0021]颗粒间切向力计算公式为，
[0022]ΔF
τ
＝k
s
Δu
s
；
[0023][0024][0025]式中，a表示两颗粒间法向重叠量，R
*
和E
*
分别表示表示等效颗粒半径和 等效弹性模量，E1，v1，E2，v2分别表示两接触颗粒的弹性模量和泊松比，当 两接触颗粒材质相同时，取相同值；ΔF
τ
表示切向力增量，k
s
表示切向刚度，Δu
s
表示切向位移增量，G
*
，R
*
分别表示等效剪切模量和等效颗粒半径，a表示两 颗粒间法向重叠量，G1，v1，G2，v2分别表示两接触颗粒的剪切模量和泊松比， 当两接触颗粒材质相同时，取相同值。
[0026]作为本专利技术所述精密微型螺旋输送机构设计的方法的一种优选方案，其 中：建立颗粒工厂时，以动态生成的方式按给定颗粒生成的质量流率在螺旋输 送机构输送管道入口生成饲料颗粒，设定放置颗粒最大尝试次数数值为20，使 用动态生成的方式随机生成颗粒时，当颗粒与仿真模型中其他实体元素重叠， 仿真器将放弃该位置，并尝试在另一位置重新生成该颗粒，直到达到设定的放 置颗粒最大尝试次数。
[0027]作为本专利技术所述精密微型螺旋输送机构设计的方法的一种优选方案，其 中：设置仿真时间步长时，取理想时间步长的百分比作为固定时间步长，以保 持仿真过程的连续性，在确定百分比时，首先由以下公式确定在准静态微粒集 合中，每个颗粒的配位数为，
[0028][0029]R为颗粒半径，ρ为颗粒密度，G为剪切模量，v为泊松比；
[0030]当颗粒配位数T
R
≥4时，取Rayleigh时间步长的5％到15％作为固定时间步 长；当颗粒配位数T
R
＜4时，取Rayleigh时间步长的15％到25％作为固定时间步 长。
[0031]作为本专利技术所述精密微型螺旋输送机构设计的方法的一种优选方案，其 中：启动仿真前，根据离散元仿真两次运算之间的理想时间步长，将仿真区域 划分为网格单元，根据仿真模拟过程中最小颗粒的半径设置网格单元的尺寸， 根据实际需求设置仿真数据保存时间间隔，选择CPU作为计算引擎，并根据 仿真所用电脑的配置合理分配计算占用率。
[0032]作为本专利技术所述精密微型螺旋输送机构设计的方法的一种优选方案，其 中：仿真
前处理与计算过程完成，打开Analyst
‑
3D Viewer界面进行仿真的后处 理，在精密螺旋输送机构输送管道出口处建立Mass Flow Sensor和VelocityProfile Sensor分别获取精密螺旋输送机构输送颗粒的质量流率和颗粒的输出速 度随仿真时间变化的数据集，将数据集导出；打开Analyst
‑
Create Graph界面， 分别作出仿真过程中精密螺旋输送机构螺旋叶片扭矩、饲料颗粒受力随仿真时 间变化的散点图，并将其以数据集的形式导出，根据拉以达准则对上述数据集 进行去除异常值处理后，使用Matlab软件将对比实验组的数据集在同一坐标系 下作图，分析作图结果，得到单一因素的影响。
[0033]作为本专利技术所述精密微型螺旋输送机构设计的方法的一种优选方案，其 中：在仿真计算过程中调出Solve Report分别观察Simulation和Factory中预估 仿真总时间、颗粒重新生成次数和颗粒生成失败次数，当预估仿真总时间超过 一半工况时间的2～3倍，颗粒重新生成次数和生成失败次数超过设定的次数 阈值时，停止仿真计算，返回前处理界面检查参数设置是否有误或者在保证仿 真精度的同时对参数和模型进行优化简化，以提高仿真效率。
[0034]作为本专利技术所述精密微型螺旋输送机构设计的方法的一种优选方案，其 中：使用API自动填充生成仿真颗粒时，填充光滑值和最小颗粒填充半径，填 充光滑值为5，最小填充颗粒半径为颗粒半径的1/6。
[0035]作为本专利技术所述精密微型螺旋输送机构设计的方法的一种优选方案，其 中：判断异常值时本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种精密微型螺旋输送机构设计的方法，其特征在于：包括以下步骤，确定研究方向，设计仿真实验组；建立颗粒模板，导入EDEM使用API自动填充生成颗粒模型；建立颗粒的力学接触模型；标定颗粒间的接触参数、颗粒与螺旋输送机构材质之间的接触参数，测量颗粒和输送机构材质的本征参数；建立精密螺旋输送机构中各个三维零件的模型，并根据设计的仿真实验组将三维零件装配成若干个装配体，以stl格式导入EDEM软件，根据颗粒实际输送方向和螺旋叶片旋向确定螺旋叶片转向，并设置仿真模型中螺旋叶片的转速；建立颗粒工厂，选择颗粒生成方式和速度，确定仿真计算域；启动仿真；根据仿真计算分析结果，选择最优结构组成方案和参数设计选型；其中，接触参数包括滑动摩擦系数、滚动摩擦系数和碰撞恢复系数，本征参数包括密度、弹性模量、泊松比。2.如权利要求1所述的精密微型螺旋输送机构设计的方法，其特征在于：所述主要因素包括螺旋叶片螺距、螺旋输送管道截面形状和螺旋轴种类，通过控制变量法，设计仿真实验组分别对三个因素的影响情况进行研究。3.如权利要求1或2所述的精密微型螺旋输送机构设计的方法，其特征在于：建立力学接触模型时，颗粒间法向力计算公式为，颗粒间法向力计算公式为，颗粒间法向力计算公式为，颗粒间切向力计算公式为，ΔF
τ
＝k
s
Δu
s
；；式中，a表示两颗粒间法向重叠量，R
*
和E
*
分别表示表示等效颗粒半径和等效弹性模量，E1，ν1，E2，ν2分别表示两接触颗粒的弹性模量和泊松比，当两接触颗粒材质相同时，取相同值；ΔF
τ
表示切向力增量，k
s
表示切向刚度，Δu
s
表示切向位移增量，G
*
，R
*
分别表示等效剪切模量和等效颗粒半径，a表示两颗粒间法向重叠量，G1，ν1，G2，ν2分别表示两接触颗粒的剪切模量和泊松比，当两接触颗粒材质相同时，取相同值。4.如权利要求1或2所述的精密微型螺旋输送机构设计的方法，其特征在于：建立颗粒
工厂时，以动态生成的方式按给定颗粒生成的质量流率在螺旋输送机构输送管道入口生成饲料颗粒，设定放置颗粒最大尝试次数数值为20，使用动态生成的方式随机生成颗粒时，当颗粒与仿真模型中其他实体元素重叠，仿真器将放弃该位置，并尝试在另一位置重新生成该颗粒，直到达到设定的放置颗粒最大尝试次数。5.如权利要求1或2所述的精密微型螺旋输送机构设计的方法，其特征在于：设置仿真时间步长时，取理想时间步长的百分...
【专利技术属性】
技术研发人员：张燕军，聂传斌，高吉成，吴伟伟，杨坚，孙尹孝，邢煜斌，缪宏，张善文，戴敏，
申请(专利权)人：扬州大学，
类型：发明
国别省市：
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