螺旋卸船機(jī)是廣泛用于港口和碼頭的以螺旋機(jī)取料并利用垂直螺旋輸送機(jī)提升的大型卸船設(shè)備。

螺旋卸船機(jī)的優(yōu)勢是密閉性好，噪音小，現(xiàn)場勞動量投入小且易于操作。一般螺旋卸船機(jī)都是由垂直螺旋輸送機(jī)和水平或傾斜螺旋輸送機(jī)組合而成，復(fù)雜的結(jié)構(gòu)導(dǎo)致料流和磨損情況更復(fù)雜，靠經(jīng)驗難以判斷。

螺旋卸船機(jī)面臨的問題有：葉片螺旋面磨損嚴(yán)重；設(shè)計不合理輸送效率低下；物料輸送時堵塞等。

EDEM離散元分析螺旋卸船機(jī)輸送物料過程

EDEM離散元軟件能夠?qū)ι⒘项w粒進(jìn)行建模，通過分析物料與物料之間、物料與設(shè)備之間的相互作用行為，直觀觀察輸送機(jī)內(nèi)部物料的填充和流動，評估螺旋卸船機(jī)的輸送效率及設(shè)備磨損情況，從而對結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。下面用一個案例來講解。

案例背景：水平-垂直組合螺旋卸船機(jī)，螺旋體外直徑在200到400mm之間，轉(zhuǎn)速在50到100rpm之間，運輸物料為小顆粒水泥。

螺旋體的磨損分析

EDEM軟件中的磨損模型能夠識別設(shè)備的磨損區(qū)域和磨損深度，這為我們預(yù)測設(shè)備使用壽命和后期維護(hù)提供了良好的依據(jù)，保證了設(shè)備作業(yè)效率和安全性。

下圖展示的是螺旋輸送機(jī)中垂直螺旋體和水平螺旋體的法向沖擊磨損著色圖。

• 垂直螺旋體

由圖可以看出藍(lán)色表示磨損最輕，紅色表示磨損最嚴(yán)重。垂直螺旋體最主要的磨損區(qū)域集中在最下端的葉片和中心軸處，通體磨損產(chǎn)生于葉片最外圍?？梢郧逦乜闯鋈~片的磨損主要集中在進(jìn)料口，磨損的主要分布在葉片的邊緣處。

• 水平螺旋體

水平螺旋體的磨損較垂直螺旋體少，且多集中于葉片外側(cè)和管壁下方。物料會沿著重力方向堆積在管壁下面，磨損嚴(yán)重的地方集中在接料口的軸上。

螺旋輸送效率分析

在EDEM軟件添加虛擬質(zhì)量流量傳感器，用以測量和評估螺旋卸船機(jī)的輸送效率，同時可以直觀地觀察到物料在螺旋體中的分布情況。通過改變螺旋轉(zhuǎn)速、填充率、螺旋直徑、螺距等，分析各參數(shù)變量對螺旋卸船機(jī)輸送量的影響。

速度對輸送量的影響

螺旋轉(zhuǎn)速對輸送機(jī)內(nèi)顆粒的運動速度，質(zhì)量流量和功率消耗影響最顯著。如圖所示，隨著螺旋轉(zhuǎn)速增大，輸送量和功率消耗也在增加，但不呈線性相關(guān)。輸送時在滿足輸送量要求的情況下螺旋轉(zhuǎn)速不宜過高。

螺距對輸送量的影響

在傳統(tǒng)設(shè)計中我們通過計算來確定螺旋體的螺距，但這種方法不能保證我們所選用的螺距效率就是最高。通過離散元仿真分析螺距大小對輸送量的影響，如圖所示，螺距較小，填充率越大，越容易造成物料的堵塞。通過數(shù)據(jù)的對比我們可以選擇合適的螺距設(shè)計參數(shù)。

直徑對輸送量的影響

如圖所示可以看出，螺旋直徑的增加對輸送量有增加作用。而且隨著時間的推移，不同直徑的螺旋體的輸送量差距會越拉越大。

喂料頭對輸送量的影響

如果喂料效率達(dá)不到額定的值，則喂料不足；如果喂料效率過高，側(cè)物料擠壓力太大，內(nèi)螺旋總成端部的磨損情況加劇，壽命減短。因此，喂料頭的設(shè)計的好壞對垂直螺旋輸送機(jī)的性能起至關(guān)重要的作用。通過離散元仿真分析科學(xué)設(shè)計喂料頭形狀，適當(dāng)?shù)卦黾游沽峡诘膫€數(shù)，調(diào)整喂料頭的旋轉(zhuǎn)速度等，能夠有效提高螺旋輸送效率。