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花瓣色选机中花瓣抛料运动轨迹分析

发布时间:2020-11-14 02:41
   花瓣因质量小、重量轻,在色选机中运动会受到空气阻力干扰。为研究花瓣色选机中真实的花瓣抛料轨迹,通过空气动力学对带有空气阻力的离心式抛料进行分析,获得花瓣抛料的轨迹方程;再通过EDEM软件的API接口,加入空气阻力模型对花瓣抛料进行数值模拟,将色选机内部花瓣抛料运动过程可视化。实验结果表明:数值仿真结果和理论分析得到的抛料轨迹具有一致性;加入空气阻力的数值仿真结果对花瓣色选机设计改进有很大帮助。
【部分图文】:

阻力,空气阻力,花瓣


料将属于离心式卸料。根据计算,花瓣色选机卸出条件为K=15.94>1,属于离心式卸料,物料在输送带与滚筒相切的起点处与输送带分离并作平抛运动。传统计算卸料轨迹都是针对质量较大的物料,空气阻力对其影响较小,从而在计算中忽略空气阻力的影响。花瓣属于片状结构,在空气中受到的阻力较大,显然采用传统计算得到的卸料轨迹对色选机结构设计并不适用,需加入花瓣空气阻力对平抛运动的影响。1.2花瓣空气阻力花瓣在空气中作抛体运动时,空气阻力对其影响是复杂的,下面用一个简化模型分析花瓣受到的空气阻力。图1中横截面积为A的平板在气流中以相对速度v运动,则在Dt时间内,在平板前方有AvDt体积的流体被排开。这些流体得到的动能为:VDtVA图1片状结构运动阻力Ek=12(Dm)v2式中,Dm=ρAvDt,ρ为流体密度。根据动能定理,被排开流体的动能可以认为是平板施加于流体的力对流体做功的结果。所做功为W=fvDt由W=DEk得到f=12ρAv2实际上花瓣在空气中作抛体运动时,空气阻力大小是随着抛体运动而变化的,这种关系往往是复杂的,空气阻力并不只是和速度的二次方有关。阻力大小还与物体大孝形状、物体运动速度、媒质温度、密度、粘滞系数等有关[11],可用下式表示:f=k(v)=12CdρA(v)式中,Cd称为空气阻力系数,它与物体形状有关。对于不同形状的物体,由于是花瓣片状结构,空气阻力系数Cd取0.97[12]。ρ为空气密度;A是物体投影在垂直于速度矢量平面上的面积;(v)是花瓣速度v的函数,在不同速度范围内其形式也不同。可以认为(v)只是和速度的n次方成正比[13],则

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微乎其微,所以会忽略空气阻力。但对于片状颗粒且质量较轻的物料,空气阻力对其影响较大,传统抛料理论得出的抛料轨迹并不适用。通过对带有空气阻力的两根抛料轨迹对比,可发现EDEM仿真出来的抛料轨迹与带空气阻力的理论抛料轨迹相接近。下落高度为0.5m时,取5组相同的垂直距离水平落料点进行对比分析,结果如表2所示。物料下落高度相同时,仿真分析和理论计算的水平落料点距离误差不超过7%,说明数值仿真结果和理论分析得到的抛料轨迹具有一致性,验证了加入空气阻力后EDEM仿真模型的正确性。图4不同情况下花瓣抛料轨迹表2数据对比垂直高度/mm-0.1-0.2-0.3-0.4-0.5理论计算落料位置/mm0.3460.4210.4820.5280.563仿真计算落料位置/mm0.3230.3960.4480.4980.5322.5花瓣色选机仿真花瓣在色选机内部进行视觉分选时,由于选机内部空间有限,花瓣的运动会受到色选机内部结构的干扰。为了研究色选机内部结构对花瓣运动轨迹的具体影响,需要建立WSL-600型花瓣色选机的简化仿真模型,如图5所示。花瓣颗粒由颗粒工厂生成,输送带将未分选的花瓣颗粒送入光学检测区,优质玫瑰花瓣将平抛进入其对应的出口。通过加入空气阻力API观察花瓣颗粒在色选机内部的运动轨迹,将内部复杂的运动进行可视化处理。颗粒工厂输送带光学检测区滑槽优质玫瑰花瓣出口图5花瓣色选机仿真模型花瓣运动轨迹如图6所示。仿真分析发现,左侧轨迹为无空气阻力,右侧抛料轨迹图为加入空气API的抛料轨迹,很明显空气对于片状物体抛料影响较大。花瓣颗粒在脱离输送带后处于平抛状态,由于色选机内部空间有限,花瓣会与机体壁发生撞击,同时运动方向与速度会发生改

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玫降呐琢瞎旒>哂幸恢滦裕?橹ち思?入空气阻力后EDEM仿真模型的正确性。图4不同情况下花瓣抛料轨迹表2数据对比垂直高度/mm-0.1-0.2-0.3-0.4-0.5理论计算落料位置/mm0.3460.4210.4820.5280.563仿真计算落料位置/mm0.3230.3960.4480.4980.5322.5花瓣色选机仿真花瓣在色选机内部进行视觉分选时,由于选机内部空间有限,花瓣的运动会受到色选机内部结构的干扰。为了研究色选机内部结构对花瓣运动轨迹的具体影响,需要建立WSL-600型花瓣色选机的简化仿真模型,如图5所示。花瓣颗粒由颗粒工厂生成,输送带将未分选的花瓣颗粒送入光学检测区,优质玫瑰花瓣将平抛进入其对应的出口。通过加入空气阻力API观察花瓣颗粒在色选机内部的运动轨迹,将内部复杂的运动进行可视化处理。颗粒工厂输送带光学检测区滑槽优质玫瑰花瓣出口图5花瓣色选机仿真模型花瓣运动轨迹如图6所示。仿真分析发现,左侧轨迹为无空气阻力,右侧抛料轨迹图为加入空气API的抛料轨迹,很明显空气对于片状物体抛料影响较大。花瓣颗粒在脱离输送带后处于平抛状态,由于色选机内部空间有限,花瓣会与机体壁发生撞击,同时运动方向与速度会发生改变,花瓣颗粒在撞击机体壁面后落入溜槽,随着溜槽自动溜入优质玫瑰花瓣出口。图6花瓣在空气阻力情况下的运动轨迹通过EDEM仿真可以很清晰观察到花瓣在色选机内部的运动情况,有利于找到现有结构设计缺陷。由于输送带速度较快,使得花瓣颗粒会大量撞击在机体壁面,撞击会使花瓣损伤,不利于后期产品加工,同时色选机长期使用会导致机体壁面磨损。所以应对现有结构进行改进,使得机体免受物料直接冲击和摩擦。3结构分析为减少?
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