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|新型移动式堆料机的设计仿真及应用( 三 )


|新型移动式堆料机的设计仿真及应用
本文插图
图5 输送系统的几何体三维模型
1）设置全局模型参数包括单位、接触模型、材料属性以及材料间的相互作用参数的设定 。 单位统一采用国际单位制 ， 接触模型选择“Moving Plane” ， 材料参数的设定包括弹性模量、泊松比及密度 ， 材料间的相互作用参数的设定包括恢复因数、静摩擦因数和动摩擦因数 。2 ）定义基础颗粒EDEM 中的颗粒由一个或多个球面组成 。 本例中的块煤颗粒近似正四面体 ， 每个颗粒由4 个球体填充 ， 定义基础颗粒名称为keli ， 设置颗粒表面半径为0.04 m ， 同时还需设置颗粒的材料和重心位置 。3 ）定义几何体导入在SolidWorks 中建立好的输送部分的几何体模型 ， 设置胶带为移动平面“Moving Plane” ， 为加快仿真速度 ， 各部分带速均设置为6 m/s 。4）创建颗粒工厂首先在上料带式输送机水平部分的中间位置创建一个虚拟的矩形 ， 用来定义模型中颗粒的生产区域 ， 本例工厂的大小为边长1 m 的正方形 。 其次 ， 创建一个新的颗粒工厂 ， 设置工厂类型为动态模型（Dynamic） ， 并设置工厂的初始条件：颗粒尺寸服从正态分布 ， 均值为0.04 m ， 变异系数为0.05 ， Position 设置为random ， 确保颗粒在整个平面区域内随机产生 ， 设置颗粒在高度方向z 的下落速度为-10 m/s 。5）设置时间选项包括时间步长、仿真时间和数据写出时间间隔的设置 。 时间步长是求解器（Simulator）的迭代（计算）时间 。 本模型中的块煤颗粒排列紧密 ， 将仿真时间步长（Timestep）设置为30% 。 如想加快仿真速度 ， 可以适当将此值调大 。 仿真时间是仿真所代表的真实时间 。 设置总仿真时间（Total simulation time）为20 s ， 写出时间间隔为0.01 s 。6）设置网格大小（Grid size）应用Grid options 选项来设置网格大小 ，将Gridsize 设为20R min；确保总的网格数目小于100 000 ， 否则 ， 逐步增加网格大小直到网格单元数目小于此极限值 。 仿真结果不受网格单元数目影响 ， 只有得到仿真结果的时间受网格数目的影响 。7）运行仿真在运行仿真之前 ， 要注意使用一些缩短仿真时间的方法和技巧：关闭求解器报告（Data browser） ， 并确保Auto-update 也是关闭的 。 单击仿真窗口下部的Start Progress 按钮开始仿真分析 。 在任何一点都可以单击Refresh Viewer 按钮 ， 观察仿真的进度 。 为了更好地观察仿真中的真实情况 ， 可以改变几何体的显示方式 。 仿真结束后 ， 进入Analyst 进行仿真结果分析 。 由于在本设计中并不关心粒子间和粒子与几何体间的相互作用 ， 只是观察输送和堆高过程 ， 故只需得到仿真过程的视频即可 。 为了更好地展示运送物料的过程 ， 可以把颗粒按照不同的速度进行着色 ， 具体方法如下：
1）进入Select Element 部分 ， 将Element 设置为已经定义好的基础颗粒keli ， Type 为All 。 2）在Attribute coloring 部分 ， 将Attribute（属性）设置为velocity（速度） 。 3）设置min、mid 和max 的着色为红、绿和蓝 。 4）单击紧靠min 和max value 的按钮 ， 这样可直接将现在窗口中显示的仿真点的值读入 。 打开auto-update选项 ， 当仿真继续播放时可以自动更新着色 。 5）单击Apply 按钮给颗粒着色 。 6）回放仿真 。 单击Play 按钮 ， 观察仿真回放过程中颜色的变化 ， 图6 为物料输送系统输送过程的仿真截图 ， 图7 为输送系统物料堆高过程的仿真截图 。
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本文插图
图6 物料输送系统输送过程仿真

仿真结果分析：1）物料在上料带式输送机和臂架带式输送机上的颜色显示是均匀的 ， 表明物料在带式输送机上的速度均衡稳定 ， 不会出现滑料和溢料的情况 。


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