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技術(shù)文章

螺桿式粉料包裝機(jī)計(jì)量原理！

閱讀：8856發(fā)布時(shí)間：2011-4-13

　　1.計(jì)量充填系統(tǒng)原理
　　
　　1.1結(jié)構(gòu)
　　
　　計(jì)量充填系統(tǒng)主要有驅(qū)動(dòng)電機(jī)、儲(chǔ)料器、螺桿、螺桿安裝套等組成。螺桿的旋轉(zhuǎn)給料是由伺服電機(jī)來提供動(dòng)力，兩者之間由同步帶來傳遞動(dòng)力，這樣可以地控制螺桿的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)，從而提高給料的精度。螺桿旋轉(zhuǎn)圈數(shù)的控制信號(hào)是由PLC程序控制器根據(jù)設(shè)定的重量值，根據(jù)密度計(jì)算出相應(yīng)的體積量，經(jīng)計(jì)算后得到相應(yīng)的控制脈沖信號(hào)輸給伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，再由伺服驅(qū)動(dòng)器根據(jù)PLC的輸入信號(hào)來驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)相應(yīng)的圈數(shù)，經(jīng)同步帶帶動(dòng)螺桿旋轉(zhuǎn)來完成每次充填給料程。在儲(chǔ)料器上方大多數(shù)充加氮?dú)?，一方面防止被充填物料氧化，另一個(gè)方面給物料施加壓力。在此過程中，影響出料量的主要因素是物料由輸送機(jī)進(jìn)入料斗攪拌電機(jī)連續(xù)工作，伺服電機(jī)等待下料信號(hào)信號(hào)到，啟動(dòng)伺服電機(jī)螺桿旋轉(zhuǎn)下料結(jié)束，稱重反饋并計(jì)算下次螺桿旋轉(zhuǎn)角度。
　　
　　根據(jù)模型的特點(diǎn)，在FLUENT中選擇SegregatedSolver求解器進(jìn)行數(shù)值計(jì)算。湍流模型選擇標(biāo)準(zhǔn)的k-c模型，選擇3D隱式算法。
　　
　　2.仿真結(jié)果
　　
　　2.1螺旋槽內(nèi)的速度場(chǎng)與壓力場(chǎng)
　　
　　通過單個(gè)物料顆粒的速度方向圖，可以清晰地看到物料在螺桿旋轉(zhuǎn)過程中的速度方向，并非與前面通過純粹的數(shù)學(xué)模型得到的物料顆粒的速度圖一致，這說明了物料顆粒在旋轉(zhuǎn)過程中運(yùn)動(dòng)過程的復(fù)雜性，僅僅通過數(shù)學(xué)分析還存在局限性。
　　
　　2.2螺桿轉(zhuǎn)速對(duì)充填量的影響
　　
　　通常的理解螺桿轉(zhuǎn)速越高，充填量越大。在模擬過程中通過施加不同的轉(zhuǎn)速，得到的不同轉(zhuǎn)速下的充填量。當(dāng)螺桿高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，物料之間的粘度隨剪切速率的增大而減小，物料的計(jì)量較難控制，充填量與螺桿轉(zhuǎn)速并非的線性關(guān)系。
　　
　　2.3螺桿參數(shù)的優(yōu)化
　　
　　在實(shí)際生產(chǎn)中，設(shè)計(jì)螺桿的主要參數(shù)有螺距、螺旋升角、螺槽深度等。其中螺距會(huì)根據(jù)實(shí)際出料量的多少預(yù)先設(shè)定，而影響螺桿計(jì)量效率的主要參數(shù)是螺旋升角的大小。zui初仿真時(shí)采用螺桿的結(jié)構(gòu)參數(shù)，為了保證取得率的充填，盡量讓螺桿轉(zhuǎn)速與充填量接近線性關(guān)系，在Pro/E中不斷地改變螺桿參數(shù)，對(duì)單一參數(shù)螺旋升角進(jìn)行了改變，因?yàn)槲锪显诼菪娴膹?qiáng)制作用下向下運(yùn)動(dòng)，螺桿的螺旋升角越大，物料下降速度越大，螺桿的充填效率也相應(yīng)提高，但螺旋升角不能無限制的增大。通過模擬，在螺距和螺槽深度一定時(shí)，不同螺旋角的螺桿得到較佳的螺旋角范圍為16-25度。但是在具體的實(shí)際應(yīng)用中，要根據(jù)粉料的不同特性，對(duì)這3個(gè)參數(shù)做出相應(yīng)的調(diào)整，首先確定1個(gè)或2個(gè)參數(shù)，對(duì)另外的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，達(dá)到*的計(jì)量效果。
　　
　　3結(jié)語
　　
　　1）根據(jù)計(jì)算流體力學(xué)理論，為粉料計(jì)量螺桿的設(shè)計(jì)提供了一種全新的方法，借助CFD商用軟件FLUENT對(duì)螺桿旋轉(zhuǎn)充填內(nèi)部流場(chǎng)進(jìn)行了模擬，發(fā)現(xiàn)物料顆粒在螺旋槽內(nèi)的速度方向分布，與通過數(shù)學(xué)模型分析單個(gè)物料顆粒時(shí)是有所區(qū)別的。
　　
　　2）螺桿轉(zhuǎn)速對(duì)充填量影響很大，但并非簡(jiǎn)單的線性關(guān)系，這與物料顆粒的粘度有關(guān)。
　　
　　3）在螺桿的設(shè)計(jì)及使用時(shí)，須綜合考慮螺桿幾何參數(shù)的影響，根據(jù)充填的粉料及充填量的不同選擇合適的參數(shù)。

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