摘 要

目前物流运输在国家发展战略中所占的比重日益增大，一大批学者和技术人员开始展开对于传统运输器械的升级改造。埋刮板输送机是进行散粒物料运输的主要设备之一，其运输效率的高低对于经济效益具有直接的影响。

本研究进行了埋刮板输送机的方案设计以及具体结构的选型和参数计算，并使用solidworks进行输送机三维模型的建立。最后利用离散元法研究埋刮板输送机在进行谷物颗粒运输时的装填性能和输送性能，通过改变进料方向探究装填性能的变化规律，通过改变链条速度探究输送性能的变化规律。衡量标准设定为物料启动时间和稳定状态下的物料高度以及刮板链条的受力情况。

研究结果表明：

（1）进料方向对于稳定状态下的物料高度影响不大。在0~45度的范围内，随着进料口偏斜角度的增加，物料启动时间逐渐减小，当角度超过45度时，由于堵塞现象的出现，装填效果变差；

（2）在链条速度上，链速越高，物料流的启动时间越短，稳定状态下的物料高度越低，刮板链条所受到的物料阻力越快达到平稳值。但是在0.4~0.5m/s之间存在一个链条输送临界速度，当速度超过这个临界速度后，随着链条速度的增加，质量流率基本上稳定不变。因此，结合实际成本，链条的输送速度不能设置太高。

本次研究具有较好的工程实际参考价值，对于埋刮板输送机性能的后续研究工作具有一定的借鉴意义。

关键词：离散元；埋刮板输送机；装填研究；质量流率

Abstract

At present, the proportion of logistics and transportation in the national development strategy is increasing day by day. A large number of scholars and technicians have started to upgrade the traditional transportation equipment. The buried scraper conveyor is one of the main equipments for transporting bulk materials. The transportation efficiency has a direct impact on economic efficiency.

In this study, the design of the buried scraper conveyor and the selection of the specific structure and the calculation of the parameters were performed. The solidworks was used to establish the three-dimensional model of the conveyor. Finally, the discrete element method was used to study the loading performance and conveying performance of the buried scraper conveyor during grain grain transportation. The changing rule of the filling performance was explored by changing the feeding direction, and the changing rule of the conveying performance was explored by changing the chain speed. The metrics are set to material start time and steady state material height and the force of the scraper chain.

Research indicates:

(1) The feeding direction has little effect on the filling height of the material. In the range of 0-45 degrees, the starting time of the material gradually decreases with the increase of the skew angle of the feed inlet. When the angle exceeds 45 degrees, the filling effect becomes worse due to the occurrence of the plugging phenomenon.

(2) In the chain speed, the higher the chain speed, the shorter the start-up time of the material flow, the lower the material height in the steady state, and the faster the material resistance of the scraper chain is to reach the plateau value. However, there is a chain transport limit speed between 0.4 and 0.5 m/s. When the speed exceeds this limit speed, the mass flow rate is basically stable with the increase of the chain speed. Therefore, in combination with the actual cost, the conveying speed of the chain cannot be set too high.

This study has a good practical reference value for engineering, and has certain reference significance for the follow-up research work on the performance of buried scraper conveyor.

Key words: discrete element；buried scraper conveyor；loading study；mass flow rate

目 录

摘 要 I

Abstract II

目 录 IV

第1章 引言 1

1.1 研究背景和意义 1

1.1.1 埋刮板输送机简介 1

1.1.2 研究背景 1

1.1.3 研究意义 1

1.2 国内外发展现状 2

1.2.1 输送机结构的发展 2

1.2.2 EDEM的运用 2

1.2.3 DEM在输送机研究方面的应用 2

1.3 研究内容和方法 3

第2章 埋刮板输送机的设计计算 5

2.1 方案设计与选择 5

2.1.1 设计特点 5

2.1.2 方案的选择 5

2.2 输送机结构参数计算 7

2.2.1 机槽宽度和高度 7

2.2.2 刮板间距 7

2.2.3 刮板与机槽之间的间隙 7

2.3 链轮链条设计计算 8

2.3.1 结构尺寸设计 8

2.3.2 链条的静强度计算 9

2.4 驱动装置设计计算 10

2.4.1 运行阻力计算 11

2.4.2 刮板链条张力计算 12

2.4.3 驱动装置选型计算 14

第3章 基于Solidworks的三维建模 18

3.1 机壳模型建立 18

3.2 链轮链条的建模与装配 18

3.2.1 链轮链条的模型建立 18

3.2.2 链轮链条的装配 19

第4章 埋刮板输送机离散元仿真建模 21

4.1 离散单元法 21

4.1.1 概述 21

4.1.2 EDEM主要模块介绍 21

4.2 离散元模型建立 22

4.2.1颗粒模型 22

4.2.2 埋刮板输送机模型 23

4.3 参数设置 25

4.3.1 基本参数 25

4.3.2 时间步长 25

第5章 基于DEM仿真的性能研究分析 26

5.1 进料方向对装填性能的影响 27

5.2 链条速度对输送性能的影响 28

5.2.1 启动时间 29

5.2.2 物料高度 29

5.2.3 链条受力情况 31

第6章 经济性与环境影响分析 33

6.1 经济性分析 33

6.2 环境影响分析 34

第7章 总结和展望 35

7.1 总结 35

7.2 展望 35

参考文献 37

致 谢 39

第1章 引言

1.1 研究背景和意义

1.1.1 埋刮板输送机简介

埋刮板输送机是一种在封闭矩形断面的壳体内，借助于运动着的刮板链条连续输送颗粒、小块状及粉状等散粒物料的输送设备，在运输过程中，刮板链条被埋在物料中，与物料一起向前移动^[1]。在物料自身重力以及刮板链条的压力作用下，上下料流层之间会产生内摩擦力，当内摩擦力大于外摩擦力时，物料就能形成连续的料流被平稳输送^[2]。

该设备具有较小的体积、简单实用的结构，除可进行水平、倾斜输送和垂直提升之外，还能在封闭的水平或垂直平面内的复杂路径上进行循环输送，由于输送属于密闭型输送，在输送飞扬性物质时，既能够改善工作环境，又不会造成大的污染^[3]。

1.1.2 研究背景

随着国际贸易的日益繁荣，物流运输在国家发展战略中所占的比重日益增大。在这种大的形势下，一大批学者和技术人员开始展开对于传统运输器械的升级改造。埋刮板运输机因为其独特的便捷性和安全性，在散货运输领域获得了广泛的运用，关于埋刮板运输机的研究改造也越来越受到重视。在科学技术的推动下，散货运输市场的发展越来越快，相关领域的竞争日益激烈，这对输送机的设计水平和生产能力提出了更高的要求。