白癜风公益 https://baike.baidu.com/item/%E9%9D%92%E5%B0%91%E5%B9%B4%E7%99%BD%E7%99%9C%E9%A3%8E%E9%98%B2%E6%B2%BB%E6%8F%B4%E5%8A%A9%E9%A1%B9%E7%9B%AE/22039760?fr=aladdin刘龙刘永生大连华锐重工集团股份有限公司港口机械设计院大连
摘要：阐述了连续卸船机的工作原理，并应用EDEM对连续卸船机盘式给料装置的料流状态进行模拟分析，分析结果对机构的运动设计及控制提供了依据，同时对散料流动的状态提供了一种分析方法。关键词：连续卸船机；EDEM；料流分析中图分类号：TH文献标识码：A文章编号：-（）04--03
0概述大宗散货(如铁矿石、煤炭等)的主要卸船设备为抓斗卸船机，目前国内最大的单机卸船额定能力达到t/h，已接近抓斗卸船机的经济运行极限。而连续卸船机凭借着卸船效率高、能耗低、对环境污染小，环境保护好等优势，正逐步进入追求高效率的码头[1]。目前国内对连续卸船机的相关技术越来越重视，开始对其进行大量的开发和研究[2,3]。文中应用EDEM软件对连续卸船机盘式给料装置的物料流动进行模拟分析，使用一种直观的方法对连续卸船机盘式给料装置部分进行优化设计。
1连续卸船机盘式给料装置的工作原理为将散货从船舶卸载并转运到码头输送机上，连续卸船机的L型取料头进入舱内，链斗从船舱中连续取料，通过提升机构，将物料提升并卸载到回转的盘式给料装置。盘式给料器装置由滚轮支撑的旋转平台和固定挡板组成，旋转平台布置有缓冲托板，顶部安装密封板。在驱动的作用下，旋转平台将链斗送来的物料转送至固定挡板处，由其将物料截流经由溜槽转载到臂架中的带式输送机，输送机上的物料通过中心溜槽转送到给料皮带机上，最后输送到地面输送机上[4]。
2盘式给料装置旋转速度与物料流动横截面积之间的关系对于连续卸船机而言，由于取料的连续性，盘式给料装置作为物料中转机构[5]，其回转速度必须满足生产率的要求，同时回转速度也直接决定着物料的堆积高度，故其结构布置需确保物料流动过程中不发生堵料，所以计算盘式给料装置合理的回转速度，确保盘式给料装置结构设计合理、物料流动顺畅尤为重要，盘式给料装置如图1所示。
图1盘式给料装置示意图
假设物料均匀的堆积在盘式给料装置上，则每秒流量为
式中：Q为连续卸船机额定生产率，t/h；ρ为物料容重，t/m3。物料1s内流动的距离为
式中：ω为盘式给料装置回转速度，r/min；r为盘式给料装置内环半径，m；R为盘式给料装置外环半径，m。
盘式给料器中物料流动的横截面积为
式中：B为盘式给料装置宽度，m。则物料流动横截面高度为
3EDEM仿真与分析EDEM软件是一款现代化的离散单元法建模软件[6]，用以模拟分析工业粒子的处理和制造过程，可以利用其建立粒子固体系统的参数模型，导入真实粒子的CAD模型，添加机械、材料和其他的物理属性来形成所需的粒子模型。机械的几何体可以从CAD或CAE系统以实体或网格的模型导入，将机械零件组合起来，并对每个机械的组合部分的运行学过程进行具体的定义。将粒子与机械几何模型相结合，可完成工业生产中的颗粒处理及制造设备生产过程中的仿真与分析[5]。
盘式给料装置由3D软件建模，将模型导入EDEM中，在EDEM中定义物料颗粒为矿石，设置其相关物理特性参数，根据实际情况，选择颗粒—颗粒的接触模型，颗粒—机械几何体的接触模型，在颗粒工厂按照一定的速度以动态方式生成颗粒，在机械几何体界面中设定盘式给料装置的回转速度。定义时间步长，进行仿真计算。盘式给料装置模型如图2所示。
图2盘式给料装置EDEM模型
以某港口t/h连续卸船机为例进行研究，物料容重2.0t/m3，盘式给料装置内环半径2m，外环半径3m。以回转速度分别为4.8、5.5、6.3r/min进行模拟分析。
图36.3r/min回转速度下料流截面
图45.5r/min回转速度下料流截面
图54.8r/min回转速度下料流截面
针对不同的回转速度，盘式给料装置中料流高度有显著差别，如表1所示。
由表1可知，回转速度大，盘式给料装置中的料流高度差小，回转速度小，料流高度差大。将回转速度为4.8、5.5、6.3r/min下颗粒的平均速度值进行拟合，拟合后曲线如图6所示。
图6颗粒平均速度拟合曲线
从图6可知，颗粒与转盘接触后，颗粒的平均速度直线上升到一定数值，这是由于颗粒生成后都以重力加速度下落到转盘面的缘故，此时的速度基本一致，但是由于转盘转速的不同，经过加速后颗粒平均速度明显地产生了变化，并各自逐步达到一个恒定值。在2s的时候颗粒的平均速度分别为1.34m/s、1.6m/s、1.m/s，与计算出的盘式给料装置中央的切向速度1.m/s、1.m/s、1.m/s相比，相对误差分别为6.7%、11.2%、9.5%，即盘式给料装置中央的切向速度达到1.m/s时，颗粒的平均速度基本等于颗粒在盘式给料装置中央的切向速度。
4结论应用EDEM对连续卸船机的盘式给料装置进行了料流模拟分析，以不同的角速度模拟分析颗粒的平均速度，通过与计算出的盘式给料装置中央的速度相比较，得出一组比较接近的数字，说明在此回转速度下，物料与盘式给料装置速度有很好的匹配，不会出现物料打滑及堆积现象。本分析为大型机械结构的物料运动模拟分析提供了一种可行性分析方法，为连续卸船机盘式给料装置运动的设计、计算以及提供了理论依据。
参考文献[1]刘永生，李波.链斗式连续卸船机发展概况及特点[J].重工与起重技术,(4):4-6.[2]陈再新.ZPMC环保型链斗式连续卸船机的研究及应用[J].船舶节能,(2):42-44.[3]郑见粹.国内外连续卸船机的发展情况[J].起重运输机械,(6):1-4.[4]郑见粹，张振雄.连续卸船机的使用与发展[J].港口装卸,(8):40-43.[5]郭东.连续卸船机用盘式给料器的设计与计算[J].机械工程师,(2):,.[6]李宇红，孟文俊，蒋权，等.基于EDEM对新型转
