散料振动输送的动力学分析与仿真研究

摘要

振动输送技术是将散料通过振动机体从一个位置转移到另一位置的技术，物料振动输送的优点是结构简单，重量较轻，造价不高，输送效率较高，还可实现物料的筛选、干燥、加温、冷却的工艺要求，对于块状、粒状或粉状物料的输送效果都很好，被广泛应用于冶金、煤炭、化工、建材等行业。振动输送过程的动力学机理研究，将为振动输送机械的设计提供重要的理论指导，大大促进振动输送机械的动态设计和优化设计。
　　本文针对非简谐直线振动输送机和垂直振动输送机进行研究。建立了物料的单颗粒动力学模型，分析物料与料槽的运动状态，利用MATLAB软件对输送过程进行了数值仿真，得到了物料输送过程的位移、速度和加速度变化规律，对单颗粒模型通过改变振动参数可以分析振动参数对输送速度的影响;利用离散元法(DEM)建立物料的多颗粒模型，利用DEM软件对其输送过程进行了仿真模拟，使物料颗粒群的振动输送过程可视化、数字化，对多颗粒模型仿真不仅可以分析振动参数对输送过程的影响还可以分析物料性质对输送过程的影响;通过多颗粒与单颗粒输送过程的对比验证了各自的正确性，发现了颗粒间相互作用对输送速度的影响规律;为了同时满足不同振动形式的振动输送，设计了试验用振动实验平台，对物料振动输送过程进行了观察。
　　对振动输送过程的动力学机理研究，不仅用了单颗粒的方法，还引进了多颗粒离散元法，这样不仅能分析振动参数对输送的影响，还能分析物料对振动输送的影响，能指导振动输送的进一步研究。由于课题经费、时间和个人能力的有限，对输送过程的影响因素并没有全部考虑在内，实验验证部分也有待进一步完善。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景及意义

1．1．1 振动输送的研究背景

1．1．2 研究目的及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 振动输送的研究现状

1．2．2 离散单元法的研究现状

1．3 课题的主要研究内容及方法

1．3．1 课题来源

1．3．2 论文的主要研究内容及方法

第2章 离散单元法

2．1 引言

2．2 基本理论

2．2．1 力-位移法则

2．2．2 运动定律

2．2．3 边界和初始条件

2．2．4 接触本构模型

2．3 PFC3D软件介绍

2．3．1 PFC3D的基本特点

2．3．2 PFC3D求解步骤

2．3．3 PFC3D界面

2．4 本章小结

第3章 水平振动输送机动力学分析与仿真

3．1 引言

3．2 几种振动形式的水平振动输送机

3．2．1 简谐直线振动

3．2．2 椭圆振动和圆振动

3．2．3 非谐和直线振动

3．3 单颗粒物料动力学分析与仿真

3．3．1 动力学分析

3．3．2 物料运动状态

3．3．3 物料输送过程与振动参数之间关系

3．4 多颗粒模型PFC3D仿真

3．4．1 物料模型

3．4．2 输送过程的宏观仿真

3．4．3 输送过程的数值仿真

3．4．4 参数对输送过程的影响

3．5 对比分析

3．5．1 单颗粒与多颗粒模型在PFC3D仿真对比

3．5．2 MATLAB单颗粒与PFC3D多颗粒仿真结果对比

3．6 本章小结

第4章 垂直振动输送机动力学分析与仿真

4．1 引言

4．2 垂直振动输送机动力学分析

4．3 单颗粒物料动力学参数以及仿真

4．3．1 物料动力学参数

4．3．2 数值仿真

4．4 多颗粒垂直振动输送PFC3D仿真

4．4．1 多颗粒垂直振动输送模型建立

4．4．2 物料输送过程仿真

4．4．3 输送过程的影响因素

4．4．4 对比分析

4．5 本章小结

第5章 实验研究

5．1 引言

5．2 振动实验平台设计

5．3 实验设备及内容

5．4 本章小结

结论

附录

参考文献

攻读硕士学位期间所发表的论文

致谢