矿用卡车装料和卸料过程DEM仿真研究

摘要

矿用卡车是露天开采中的主力运输设备。车斗是矿用卡车的重要组成部分，它的使用寿命将直接影响运输成本，对矿用卡车结构有重要的影响。离散元法(DEM)是一种研究非连续性颗粒物质结构和运行规律的数值方法，广泛应用于岩体工程、采矿工程、散料运输等方面。将DEM应用于矿用卡车装料和卸料过程中可以在没有可靠理论研究工业设备中颗粒运动的情况下，得到不易测得的数据，设计并优化设备结构。
　　在实际工程中，矿用卡车吨位特别大，物料颗粒的实际粒度也很大，针对这一情况，通过将相似理论运用到矿用卡车系统中，以量纲分析和相似理论为基础，推导出矿用卡车实验的相似准则和模型律，得到模型、各参数缩小的相似系统，对矿用卡车相似系统进行仿真实验，比较卡车装料和卸料过程中相似系统测量结果和原型系统测量结果，二者吻合良好，说明推导出的相似准则是正确的，但由于利用缩小后的相似系统进行计算机仿真所需要的时间要比原型系统需要的时间大的多，在同等条件下，选择原型系统对卡车装料和卸料过程进行仿真。
　　将离散单元法引入到卡车装料和卸料过程中，根据其基本原理及Hertz接触理论，建立物料颗粒与颗粒、颗粒与车斗边界的振动力学模型。利用EDEM仿真软件对矿用卡车的装料和卸料过程进行运动仿真，实现卡车装料和卸料过程研究的可视化，并对仿真数据进行分析。比较了卡车在装料过程中不同物料颗粒粒度、不同铲斗的翻转速度、不同类型的车斗对卡车车斗冲击力的影响;比较在卡车卸料过程中不同物料颗粒粒度，不同车斗的翻转速度以及不同类型车斗对车斗磨损量的影响。另外分析了在装料过程中，物料在车斗里面的分布情况及物料落入车斗里面的速度;卸料过程中，物料流出车斗的速度。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究的背景及意义

1．2 矿用卡车发展及车斗研究现状

1．3 相似理论的应用

1．4 离散单元法及应用

1．5 课题的主要研究内容和方法

第2章 基于相似理论的模型设计

2．1 相似理论

2．1．1 几何相似的概念

2．1．2 物理现象之间的相似条件

2．1．3 相似第一定律

2．1．4 相似第二定律

2．1．5 相似第三定律

2．2 相似理论的应用步骤

2．3 实验系统相似准则的确定

2．3．1 物理量的确定

2．3．1 相似准则数的确定与选用

2．4 实验系统各参数比例计算

第3章 装料与卸料过程EDEM仿真实验

3．1 颗粒离散元法的基本原理

3．2 基于EDEM的仿真实验

3．3 实验系统建模

3．3．1 铲斗建模

3．3．2 矿用卡车建模

3．3．3 颗粒建模

3．4 卡车装料和卸料过程EDEM仿真实验设计

3．4．1 各项基本参数的设定

3．4．2 铲斗运动的EDEM设定

3．4．3 车斗运动的EDEM设定

3．4．4 颗粒工厂的建立

3．4．5 仿真设置

第4章 装料和卸料过程仿真结果分析研究

4．1 卡车相似模型系统可行性分析

4．2 矿用卡车装料时物料落入车斗的运动轨迹

4．2．1 物料落入车斗的横向分布情况

4．2．2 物料落入车斗的速度分析

4．3 装料过程仿真结果分析

4．3．1 物料对车斗的冲击力

4．3．2 颗粒的粒度对冲击力的影响

4．3．3 铲斗的翻转速度对冲击力的影响

4．3．4 不同结构车斗对冲击力的影响

4．4 矿用卡车卸料时物料的运动分析

4．4．1 物料在车斗纵向分布情况

4．4．2 卸料过程中物料的速度大小分析

4．5 卸料过程仿真结果分析

4．5．1 车斗的磨粒磨损

4．5．2 颗粒的粒度对磨损量的影响

4．5．3 车斗的翻转速度对摩损量的影响

4．5．4 不同结构车斗的摩损量分析

第5章 结论

参考文献

致谢