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大型定量板式输送机装卸载分析
王洪磊
天地科技股份有限公司北京100013
摘要:根据煤炭物料的散体特性和离散元理论,建立大型定量板式输送机装卸载过程中的物料流动模型,
并利用DEM软件进行数值模拟分析,掌握大型定量板式输送机装卸载过程中的物料流动规律以及裝卸载时间,
为大型定量板式输送机结构设计和立井提升系统设计提供参考和依据。
关键词:离散元;板式输送机;装卸载
中图分类号:TH228文献标识码:A文章编号:1001-0785(2015)03-0028-04
Abstract: Based on the bulk solid feature of the coal material and discrete element theory, the material flowing model
is built for the large-seale quantitative plate conveyer during loading and unloading process, with the numerical simulation
analysis in DEM software, in order to get the material flowing rule and loading-unloading time, providing reference and ba
sis for structural design of the large-scale quantitative plate conveyer and design of lifting system of the vertical shaft
Keywords: discrete element; plate conveyer; loading and unloading
研究2?,认为输送物料的极限高度与挡板材料和
鏻板结构有关,受輸送速度影响较小,并给出了
大型定量板式输送机是与矿井提升箕斗配套经验公式3
的关键设备之一,随着箕斗提升载荷的不断增大
h=K?B/(/(1/2+1
对装载设备的装载时间和精度提出了更高要求
式中:b为输运极限高度,∫为物料侧压系
因此,掌握板式输送机装卸载过程中物料在鳞板数,/为物料与鱗板摩擦因数,￡为物料与侧挡板
上的堆积形态和流动规律,预测板式输送机装卸摩擦因数,B为鳞板宽度,K为松实系数。
载时间,对保证箕斗安全高效运行有着重要意义。
井下装载用的板式输送机需要在低速装载
以散体物料为主要工作对象的板式输送机通常只(0.4m/s)和快速卸载(1.2m/s)的特殊工况下
在速度较低(0.6m/s以下)的环境中工作,相关运行以满足50t大型箕斗的装载要求。在快速卸
学者对于此类板式输送机的输送机理进行了分析载过程中利用已有的经验公式计算极限输运高度
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作者:应力恒
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不满足低速运行的前提条件,计算结果与实际情
况存在偏差。随着仿真技术的发展,利用离散元
几何模型·三维几何模型导出中性文件
导入,形成物料堆积外围壁板
模型模拟煤炭物料输运过程,在直接观测物料堆
积形态的同时可以分析不同速度工况下的物料流
全局模型门·模型设置
参数设置「·材料特性设置
动规律,预测装卸载时间。本文基于离散元理论,
颗粒特性设置
以大型定量板式输送机为研究对象,建立输送鱗
·时间步长
仿真计算?网格尺寸
板上的物料流动模型,实现输运过程的动态仿真,
仿真时间
为大型定量板式输送机的设计和结构改进提供参
仿真结果
考和依据。
后处理
1煤炭物料流动模型
图1物料流动性分析流程
由于煤炭物料在装载、输运、卸载过程中呈送机装卸载和输运过程的几何模型简化结果,其
现出散体特征,其物理性质介于固体和液体之间,中包括给煤仓、溜槽、闸门、侧挡板以及输送机
从单个颗粒的角度来说,它是固体,而多个颗粒
上鳞板。输送机装载时,给煤仓闸门打开,煤炭
形成的集合体又显示出流体的性态,具有流动性
物料经过溜槽进人输送机与输送机侧挡板和鳞板
能在一定范围内保持其形状,因此,在进行煤炭
接触,并在鱗板摩擦力作用下向前输送,在达到
物料流动性分析时可采用离散单元法。
50t装载要求后闻门关闭,物料稳定堆积后快速卸
离散单元法(DEM)是上世纪70年代由
入等待的箕斗中,完成50箕斗装载。
Cundal教授提出的,它的基本原理是将散体看作
具有一定形状和质量的离散质元集合,根据牛顿
第二定律建立每个质元的运动方程,利用动态松
驰法迭代求解,从而获得散体的整体运动形态。
当各个质元之间的平均不平衡力趋于零时,散体
呈现出稳定堆积状态。离散元理论的动力学方
1.给煤仓2.溜槽3.闸门4.侧挡板5.输送鳞板
程为5
图2板式输送机结构示意图
M,(dn;/d)=∑/+f/+b
2)根据输送机挡板材料属性设置墙板的摩擦
1, (do/dt)=X/ir, + M+M
因数、泊松比和剪切模量等参数,利用离散元程
式中:M是单元i的质量;为单元i质心的
序在给煤仓内生成颗粒,颗粒的粒径大小、物性
速度矢量;厂表示与单元立接触的某单元j对单元i
参数以及分布规律需要根据输送机所在工作矿区
的接触力,它可以分解成i与间接触线(面)的
的煤质特征进行设定。颗粒形状可采用球状的刚
法向力和切向力震之和,即"="+信;∥为单
元立所受的其他外力;b为单元i的体力;4为単性离散元,颗粒之间的接触模型通常采用Hetz
Mindlin无滑动接触模型。
元i的转动惯量;の为单元i的角速度;为单元i
3)在完成给煤仓内的颗粒生成之后,利用离
作用于单元j的作用点到j形心的距离:为旋转散元计算工具对物料流动模型进行求解计算,其
弹簧产生的力矩;M"为外力矩。
中计算时间步长应满足瑞利时步的20%~30%;
以离散单元法为理论基础,利用离散元建模