基于EDEM软件的螺旋输送机仿真及分析
垂直螺旋输送机操作参数的优化设计与验证
垂直螺旋输送机操作参数的优化设计与验证李永桥;余书豪;谢松乐;游秋香【摘要】为了揭示操作参数与性能参数之间的内在关系,从而反映出其内在规律.最小二乘拟合方法与Matlab优化函数相结合,采用EDEM软件获取试验指标的数值,推导出操作参数与性能参数之间的响应面模型,分别选取多项式函数、指数函数对性能指标的响应面模型进行分析,通过对比不同拟合方法下的相对误差,结果表明:对于输送量采用一次多项式函数误差最小,对于能量耗散采用二次多项式函数误差最小.并使用能量耗散和输送量为目标函数,得出一组较好的操作参数,通过实验验证了优化后操作参数的可行性.研究成果对输送机操作参数的选取具有一定的参考价值.【期刊名称】《机械设计与制造》【年(卷),期】2019(000)006【总页数】4页(P150-152,156)【关键词】螺旋输送机;响应面模型;EDEM;优化;Matlab【作者】李永桥;余书豪;谢松乐;游秋香【作者单位】西南科技大学制造科学与工程学院,四川绵阳 621010;西南科技大学制造科学与工程学院,四川绵阳 621010;西南科技大学制造科学与工程学院,四川绵阳 621010;西南科技大学制造科学与工程学院,四川绵阳 621010【正文语种】中文【中图分类】TH16;TB44;TQ022.31 引言螺旋输送机的操作参数与性能指标的联系复杂，涉及到结构参数、工艺参数和物料本身的影响，找到一种合适的操作参数是一项繁杂的工作。
所谓性能参数[6-8]，即设备的性能影响很大的操作参数（如转速等）、结构参数（如不同截面的叶片），这些参数的选取对设备整机性能的影响具有重要的意义。
所谓性能指标，就是反映设备运行效果的标准。
通常采用的经验设计方法由于其设计效率低、材料的浪费、输送效率低等问题，而随着环保型、节约型输送设备要求的提出，节能、高效的螺旋输送机是研究开发者期望的目标。
响应面模型的提出，可以明确确定出操作参数与性能参数之间的定量关系，将响应面模型与优化方法相结合，可以有目的、有途径地去获取一组与实际输送工况相合适的操作参数，且该方法可以使参数设计过程便捷。
基于EDEM的带式输送机工作过程仿真分析
基于EDEM的带式输送机工作过程仿真分析陈龙;张克平;樊宏鹏【摘要】为研究带式输送机工作机理,应用离散单元法软件EDEM建立带式输送机仿真模型并完成对输送过程的模拟,观察颗粒在输送带上的流动情况及在流动过程中的受力和能耗变化.模拟结果表明,在输送的初始阶段,输送带受力随着承载颗粒的增加而增加,颗粒所受切向力及法向力波动较大,输送机能耗急剧增大;输送带载运的颗粒量达到稳定后输送带受力即趋于平稳,颗粒受力稳定,能耗缓慢增加至最大值后逐渐下降.【期刊名称】《林业机械与木工设备》【年(卷),期】2016(044)009【总页数】3页(P17-19)【关键词】带式输送机;输送带;离散单元法;EDEM【作者】陈龙;张克平;樊宏鹏【作者单位】甘肃农业大学工学院,甘肃兰州730070;甘肃农业大学工学院,甘肃兰州730070;甘肃农业大学工学院,甘肃兰州730070【正文语种】中文【中图分类】TD528;TP391.9带式输送机又称胶带运输机，是以输送带作为核心机构的一种连续输送机械[1]。
带式输送机不但可以进行碎散或成件物品等物料输送，还可以与各工业生产流程中的工艺过程相配合，形成有节奏的流水作业运输线，广泛应用于各个领域[2-3]。
输送带是带式输送机的主要部件，在工作过程中兼作牵引机构和承载机构，因此所受载荷极为复杂，除纵向拉伸应力外，还受到经过滚筒和托辊时的弯曲应力，输送带的主要失效形式表现为工作面层和边缘的磨损以及受大块、尖锐物料冲击引起的击穿、撕裂和剥离。
因此，为了选择合适的输送带，需要分析输送带的运载能力，并对带式输送机工作过程进行力学分析[4-5]。
EDEM是基于离散单元法的CAE三维可视化分析软件，可以模拟散体颗粒运动，并对模拟过程进行分析处理，其主要功能是通过模拟颗粒流的运动来分析其运动规律，可以解决物料的混合与分离、颗粒的损伤与磨损，以及机器部件对颗粒碰撞的力学反应等问题，减少对原型机和实体试验的需求[6-7]。
EDEM及其应用研究与最新进展_王雪
2016.No010 2摘 要 随着数值仿真技术的发展，EDEM离散元软件在解决工程问题中发挥着越来越重要的作用。
本文介绍了离散元法的基本原理，通过与PFC离散元软件的对比说明了EDEM软件的功能特点；在阅读大量文献的基础上梳理了EDEM在农业、工业以及土木工程领域的应用情况，并分析了EDEM离散元软件的最新进展以及未来的发展趋势。
关键词 离散元 数值仿真 非连续统 颗粒流0 引言离散元法（Distinct Element Method，DEM）是由Peter Cundall于1971年提出的一种针对复杂非连续系统的动力学问题的新型数值方法。
该方法适用于在准动、静力条件下的块状集合或节理系统的力学问题的研究，最初用来分析岩石边坡的运动。
1980年开始，Cundall等人把离散元法的思想运用到颗粒状物质的微破裂、破裂扩展和颗粒流动等问题研究上[1-2]。
此后，离散元法在理论研究及应用方面均取得了许多进展，逐步运用到化工、土木、农业、矿业等领域中。
在离散元法的发展过程中，多款离散元软件陆续被开发出来。
目前，Peter Cundall加盟的ITASCA工程咨询公司是国际上开发离散元法软件最出名的软件公司。
该公司开发出了二维UDEC(Universal Distinct Element Code)、三维3DEC(3-Dimensional Distinct Element Code)和PFC2/3D（particle flow code in 2/3 dimensions）等离散元程序。
其中UDEC、3DEC是基于显式解题方案的计算工具，为岩土工程提供精确有效分析，特别适用于固体介质在荷载作用下的动静态问题处理。
PFC2/3D是ITASCA公司针对岩体工程中破裂和破裂发展问题EDEM及其应用研究与最新进展王 雪 何 立 周开发（重庆交通大学土木工程学院 重庆 400074）开发出的离散元程序，它可以模拟任意大小、任意形状的二维或三维颗粒的运动情况，并能够分析颗粒与颗粒之间的强大作用[3]。
基于EDEM的垂直螺旋输送机叶片磨损仿真分析
由 Archard 等式可知，去除材料的体积为
Q = WFndt磨损常数ຫໍສະໝຸດ ：W=K H
式中，dt———切向移动距离，m； K———无量纲常 数； H———材料表面硬度，HB．
EDEM 中。由于 EDEM 软件中的网格划分相对比 较粗糙，因此，为 了 更 好 的 模 拟 螺 旋 叶 片 表 面 的 磨 损分布，需 要 对 螺 旋 叶 片 进 行 网 格 细 化。本 文 采 Hypermesh 软件对螺旋叶片部分的网格进行重新划 分，网格大小为 2mm． 细化后的叶片网格模型如图 2 所示。
图 1 垂直螺旋输送机三维模型 Fig． 1 Three-dimensional model of vertical screw conveyor
太原科技大学学报
2019 年
备磨损的主要形式，Relative Wear 就是主要对这两 种磨损形式进行识别的磨损接触模型，它可以显示 出设备最易发生磨损的部位。切向累积接触能量、 法向累积接 触 能 量、法 向 累 积 接 触 力、切 向 累 积 接 触力是 Relative Wear 接触模型的四个衡量指标。
法向累积接触能量为： En = ∑ | Fnvnδt | ． 式中，vn———法向相对速度，m / s； δ———时间步 长； Fn———法向力，N． 切向累积接触能量为： Et = ∑ | Ftvtδt | ． 式中，vt———法向相对速度，m / s； Fn———切向 力，N． 法向累积接触力 Fnc = ∑ | Fn | ． 切向累积接触力 Ftc = ∑ | Ft | ．
第 40 卷 第 2 期
太原科技大学学报
Vol． 40 No． 2
2019 年 4 月 JOURNAL OF TAIYUAN UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY
【论文】螺旋输送机设计及三维模拟
摘要螺旋输送机广泛应用于污水处理厂的二沉池和沉砂池的泥砂输送，主要是利用旋转螺旋叶片将物料推移而进行输送。
螺旋叶片焊接在螺旋轴，叶片有实体面型、带式面型、叶片面型等型式。
此种输送机的特点是：密封性好、工作可靠、制造成本低，便于中间装料和卸料，输送方向可逆。
本文介绍了螺旋输送机的分类与输送原理，比较了不同型号螺旋输送机的结构特点。
设计了螺旋轴的直径、长度、螺旋叶片、传动装置，计算了螺旋转速、功率等。
根据设计与计算的结果选择了轴承、联轴器、驱动装置及相关参数。
利用UG NX 软件建立了螺旋输送机的三维实体模型，并利用UG NX的有限元分析对螺旋体进行受力分析，并据此提出叶片的加工中应该提高叶片周边的强度使得其有较长的寿命。
关键词：螺旋输送机，螺旋叶片，密封，三维模拟AbstractScrew conveyor is widely used in sewage treatment plant and the secondary sedimentation tank of the grit chamber sediment transport,mainly the use of rotating spiral blade and the material for transmission over.Leaves spiral in the spiral axis welding,there are entities leaf surface type,belt type face,type face,such as leaf type. The characteristics of such a conveyor is:a good seal,reliable manufacturing and low cost,ease of loading and unloading of the middle,reversible direction of transport.This paper introduces the classification and distribution of screw conveyor principle, comparison of different models of the structural characteristics of screw conveyor.The design of the helical axis diameter,length,helical vane,gear,calculation of the spiral speed,power and so on.Calculated in accordance with the results of the design and choice of the bearings,couplings,drives and related parameters.UG NX software to use to establish a three-dimensional solid model screw conveyor,UG NX and use the finite element analysis for stress analysis of the spirochetes,and thus leaves the processing to be around to raise the intensity of the leaves make it a longer life expectancy.Key words：screw conveyer，helical vane，seal，three-dimensional model目录第一章前言 (1)1.1污泥处理的重要性及意义 (1)1.2螺旋输送机简介 (1)1.3螺旋输送机的研究意义 (2)1.4研究的内容及要解决的问题 (2)第二章螺旋输送机 (4)2.1螺旋输送机简介 (4)2.2螺旋输送机的结构 (6)2.3螺旋输送机的分类 (8)2.4无轴螺旋输送机及整体改进 (14)第三章设计计算 (16)3.1螺旋直径 (16)3.2验算螺旋轴挠度 (17)3.3螺旋转速 (20)3.4功率计算 (21)3.5补充计算 (24)3.6螺旋输送机的零件及选型设计 (27)第四章安装及技术分析 (46)4.1安装调试注意事项 (46)4.2安全操作规程 (47)4.3技术经济分析 (47)第五章三维实体模拟 (49)5.1进行三维设计的优点 (49)5.2UGNX概述 (49)5.3螺旋输送机三维模拟 (50)5.4有限元分析 (52)第六章结论和展望6.1工作总结 (55)6.2工作展望 (55)参考文献 (56)致谢 (57)附录 (58)第一章前言1.1污泥处理的重要性及意义1.1.1污泥处理的重要性作为污水行业发展的瓶颈，污泥处理问题现在是所有污水处理厂都必须面对并感到头痛的一件事。
基于EDEM的电动螺旋式小型施肥机关键部件的设计与试验
叶大鹏，赵继宁，青家兴，等.基于EDEM 的电动螺旋式小型施肥机关键部件的设计与试验[J].沈阳农业大学学报，2023，54（1）：81-89.沈阳农业大学学报，2023，54(1)：81-89Journal ofShenyang Agricultural University http ：//DOI:10.3969/j.issn.1000-1700.2023.01.010收稿日期：2022-12-19基金项目：福建省科技厅农业引导性(重点)项目（2022N0009）第一作者：叶大鹏（1971-），男，博士，教授，博士生导师，从事农业机械自动化装备研究,E-mail ：************.cn 通信作者：郑书河（1976-），男，博士，教授，博士生导师，从事山地农机装备及其自动化、机械系统测试技术研究,E-mail ：************.cn基于EDEM 的电动螺旋式小型施肥机关键部件的设计与试验叶大鹏，赵继宁，青家兴，沈碧河，翁海勇，郑书河（福建农林大学机电工程学院/福建省农业信息感知技术重点实验室，福州350002）摘要：针对现有施肥机械无法适用于福建省丘陵地区的小块烟田作业，人工施肥劳动强度大、施肥不均匀和施肥不精确等问题，设计了一种电动螺旋式小型施肥机械，通过理论分析初步确定施肥装置关键部件螺旋排肥器的主要结构参数。
采用离散元仿真软件进行仿真分析，以螺旋轴转速n 、螺距S 、螺旋叶片外径D 为关键试验因素，排肥器的排肥均匀性变异系数和排肥稳定性变异系数作为试验指标，采用二次回归正交旋转组合仿真试验以及Design-Expert 软件分析各参数对排肥性能的影响规律。
仿真结果表明：影响排肥性能的主次因素依次为螺旋轴转速>螺旋叶片外径>螺距，排肥器的较优结构参数为螺旋叶片外径56mm 、螺旋轴转速36r·min -1、螺距48mm 。
最后，根据仿真试验结果的较优参数组合设计了一种电动螺旋式小型施肥机，并进行台架试验，台架试验结果表明：排肥器的排肥稳定性变异系数不大于6.33%，排肥均匀性变异系数不大于5.776%，仿真试验结果和实测结果基本符合设计要求，满足福建丘陵地区小块烟田的施肥要求。
基于EDEM软件的螺旋布料装置工作参数的研究
552017.09建设机械技术与管理粒与几何体中再添加一个Moving Plane 模型来模拟刮板输送器与料斗之间的相对运动[8]。
创建4种不同粒径颗粒对应的4个颗粒工厂，根据实际生产时的各种混合料的配合比设置为相应的质量沥青混合料路面具有表面平整、行车舒适、耐磨、养护维修简便等优点，在高速公路和高等级公路上得到广泛的应用。
然而，近年来沥青路面也出现了多种类型不同程度的早期破坏现象，研究认为摊铺离析是造成早期病害的主要原因之一[1-7]。
针对沥青路面摊铺过程出现的摊铺离析现象，基于EDEM 软件对沥青混合料摊铺机螺旋布料装置螺旋布料装置进行了理论分析与仿真分析，得出了相关工作参数的优化参数，为摊铺机螺旋布料装置改进提供一定的优化数据。
1 EDEM 仿真及分析1.1 EDEM 螺旋布料装置仿真参数设置螺旋布料系统仿真是完全模拟现实生产过程的，设置系统的仿真参数要考虑现实中机械的实际工作过程。
为布料螺旋添加Linear Rotation 运动模型，添加布料螺旋的起始点坐标，从而给布料螺旋一个旋转方向，设置角速度为48deg/s ，角加速度为0。
为了使仿真更加的接近实际施工过程，颗粒的选用也选择四种不同粒径的颗粒，材料选为玄武岩。
在进行EDEM 仿真时，设置颗粒与颗粒的接触模型为Her tz-Mindlin with JK R ，该模型考虑了接触颗粒间的接触力。
颗粒与几何体的接触模型为Hertz-Mindlin （No slip ），在颗摘 要：针对沥青路面摊铺过程出现的摊铺离析现象，通过EDEM 对螺旋布料装置进行仿真，仿真结果表明螺旋叶片做直线运动和翻滚运动时，在布料槽内形成强烈的对流混合，起初混合料与布料螺旋不同的部位接触碰撞引起无序的运动，随着时间增加，形成平稳移动的颗粒群，使混合料颗粒的速度逐渐降低，改进后布料器的螺旋布料流量和布料效率都符合要求。
研究了填充系数、螺旋转速和摊铺机的摊铺速度对布料离析的影响，得到摊铺机在作业过程中的最佳填充系数、布料螺旋的最佳转速范围和摊铺机的最佳行驶速度范围。
基于离散元法的水平螺旋输送机仿真模拟与分析
基于离散元法的水平螺旋输送机仿真模拟与分析于瑞江;汤晓华;张玉玲【摘要】Based on the discrete element method, using Inventor to establish a three dimensional model of horizontal screw conveyer, to import the model into EDEM software simulation. It was gained by analyzing that when the rotational speed of the screw conveyer and the volumetric fill level was 200 rpm and 20% respectively, transporting a certain mass material consumed power was to minimize; Through simulation obtain the average speed change rule of rice grain and the force situation of screw conveyor, when the volumetric fill level is 20%, 50%, 70%.%基于离散元法，应用Inventor软件建立水平螺旋输送机三维实体模型，将该模型导入EDEM软件进行仿真模拟。
分析验证了水平螺旋输送机转速和填充率分别为200r/min和20%时，螺旋输送机输送一定质量物料消耗的功率最小；通过仿真模拟得出填充率为20%、50%、70%时大米颗粒平均速度变化规律以及螺旋输送机受力情况。
【期刊名称】《电子世界》【年(卷),期】2015(000)021【总页数】3页(P168-170)【关键词】螺旋输送机;离散元法;输送量;接触受力;功率消耗【作者】于瑞江;汤晓华;张玉玲【作者单位】北京工商大学材料与机械工程学院;北京工商大学材料与机械工程学院;北京工商大学材料与机械工程学院【正文语种】中文1 引言螺旋输送机是一种无挠性牵引物料的连续输送设备，可以用来沿水平方向和倾斜方向或垂直（立式）方向输送物料。