摘 要

螺旋输送机是一种无挠性牵引构件的连续输送设备，它主要用于中短距离的颗粒及小件物品输送输送。目前国内螺旋输送机是在化工、粮食、冶金、造纸、粮食及食品行业中广泛应用的一种通用连续输送设备。

通过本次研究，可以在传统的设计基础上，了解垂直螺旋输送机输送物料时颗粒的流动性能，螺旋输送机的输送能力等。

本次设计的工作内容有:

(1)通过对垂直螺旋输送机的总体设计计算、三维建模及EDEM仿真，分析参数的选用对螺旋输送机输送性能的影响。输送物料以煤粉为例，通过设计计算得到了轴径、填充系数、螺距、螺旋转速等参数。

（2）运用三维建模软件SolidWorks完成了垂直螺旋输送机的三维建模。

（3）应用离散元仿真软件EDEM，导入垂直螺旋输送机的模型，在 EDEM 内建立散体颗粒的模型，并对物料输送过程进行仿真。

分析仿真结果，得到了垂直螺旋输送机的输送能力和颗粒在输送机内的流动性能受到螺旋转速、填充系数等因素的影响。

关键字： 垂直螺旋输送机；三维建模；EDEM

Abstract

Screw conveyor machine is a continuously transported device does not have a flexible traction member，It is mainly used for material handling in a short distance. At present, the screw conveyor is a general in chemicals, building materials, food, metallurgy, electricity, paper, food and the food industry widely used continuously transported equipment.

By this study, in traditional design, based on the understanding of the flow properties of the vertical screw conveyor transportation of materials particles, screw conveyor conveying capacity.

The content design work are: (1) through the whole vertical screw conveyor design calculations, modeling and simulation, analysis parameters are chosen on the screw conveyor transfer performance. Conveying material to pulverized coal, for example, calculated by the design of the shaft diameter, fill factor, pitch, screw speed and other parameters. (2) the use of 3D modeling software SolidWorks modeling completed vertical screw conveyor. (3) Application of particle simulation software EDEM, imported three-dimensional model of the vertical screw conveyor, create a realistic model of dispersion of the particles in the EDEM, material handling and simulation process. Analysis and simulation result, the influence of the vertical screw conveyor transmission capacity and the material in the conveyor by liquidity factors screw speed, the fill factor and the like.

Keyword：Vertical screw conveyor；Three-dimensional modeling；EDEM

目录

第1章 绪论 1

1.1垂直螺旋输送机的概述 1

1.2垂直螺旋输送机的工作原理 1

1.3垂直螺旋输送机的主要机构 2

1.4国内外对垂直螺旋输送机的研究现状 2

1.5课题研究的目的及意义 3

第2章 垂直螺旋输送机的设计 4

2.1垂直螺旋输送机的结构设计与选用 4

2.1.1垂直螺旋输送机的结构特点 4

2.1.2输送物料的选择 4

2.1.3垂直螺旋输送机的结构形式 4

2.2垂直螺旋输送机的设计 7

2.2.1设计原始参数的选择 7

2.2.2螺旋的基本参数确定 7

2.2.3螺旋主轴转速 9

2.2.4功率计算 12

2.3电动机的选型 12

2.3.1电动机类型和结构形式 12

2.3.2 电动机型号的选择 12

第3章 SolidWorks三维实体建模 14

3.1三维实体建模理论 14

3.2 SolidWorks 2013 概述 14

3.3垂直螺旋输送机的主要零部件的三维建模 14

3.3.1垂直螺旋输送机建模思路 14

3.3.2螺旋叶片的建模 14

3.3.3垂直螺旋输送机料槽主体结构建模 16

3.3.4垂直螺旋输送机的总体模型 18

第4章 EDEM仿真及结果分析 19

4.1 EDEM的概述 19

4.2 EDEM软件简介 19

4.3 EDEM仿真 19

4.3.1 全局子面板的设置 19

4.3.2 定义原型颗粒 21

4.3.3定义几何体 21

4.3.4 创建颗粒工厂 22

第5章仿真结果分析 23

5.1临界转速下螺旋输送机输送性能分析 23

5.1.1 垂直输送机内颗粒分布 23

5.1.2 颗粒的速度及总能量分析 23

5.2 600rpm时螺旋转速性能分析 24

5.2.1 垂直螺旋输送机内颗粒的分布 24

5.2.2 颗粒的运动速度 26

5.2.3 物料颗粒的总能量 27

5.2.4 螺旋轴所受总力矩 27

5.3 结论 28

第6章 总结与展望 29

6.1总结 29

6.2 展望 29

6.3经济性分析 29

参考文献 30

致谢 32

第1章 绪论

1.1垂直螺旋输送机的概述

垂直螺旋输送机是一种用于完成物料提升的连续输送设备，他是一种特种设备，目前在国内还没有定型的设计标准，它的用途相当广泛，常被应运于矿业，造纸，粮食等各个行业，常见的垂直螺旋输送机通常有LC型，GXC型等，如下图1.1，该图所示是一个LC型的垂直螺旋输送机，它的输送距离一般都不会太高，螺旋直径一般较水平螺旋输送机来说都比较小，垂直螺旋输送机的主要结构分为三个部分，分别是螺旋体，中间轴承和输送机料槽，垂直螺旋输送机的主要工作方式是，通过进料口添加物料，在输送机内达到垂直提升，再从卸料完成卸料工作。

图1.1 LC垂直螺旋输送机

1.2垂直螺旋输送机的工作原理

垂直螺旋输送机是一种无挠性牵引结构的连续输送机，它的输送过程中没有人为的再给输送物料添加作用力，而是通过物料与螺旋叶片，物料与输送机管壁之间的摩擦力来带动物料颗粒的提升，以单颗粒物料为例，当螺旋轴旋转时，螺旋叶片上的物料由于离心力的作用发生移动，颗粒会贴紧垂直螺旋输送机的内壁，随着颗粒对输送机内壁的压力增大，颗粒与输送机内壁的摩擦力也随之增大，在颗粒与输送机内壁之间的摩擦力和颗粒与螺旋叶片之间的摩擦力的共同作用下，物料将会发生向上移动。

1.3垂直螺旋输送机的主要机构

（1）螺旋体 在垂直螺旋输送机中螺旋体一般由螺旋轴和螺旋叶片组成，它们通常采用的材料都是钢。螺旋叶片是螺旋体中至关重要的组成部分，一般螺旋叶片的型式通常有四种，分别是实体型、带式、叶片式和齿式，其中实体型螺旋叶片应用最为广泛。

（2）料槽 螺旋输送机的料槽一般也是采用钢结构，通常采用的螺旋输送机的料槽型式有U型和封闭式两种，而在垂直螺旋输送机中，料槽是一个圆筒。