棱锥仓散料流动实验装置设计.docx

1、任务书设计题目：棱锥仓散料流动实验装置设计1设计的主要任务及目标散料在流经棱锥仓壁时，会对仓壁产生压力和摩擦力，压力和摩擦力的大小与棱锥仓壁板的材料、散料的性质和棱锥仓几何形状有关，而正是这个压力和摩擦力使散料在棱锥仓内流动不顺畅，甚至受阻。为此我们特设计一棱锥仓散料流动实验装置，该装置能够实现棱锥仓口径和椎板角度的变化，以期得到棱锥仓的最佳形状，使散料在其中流动最快且不堵塞。2设计的基本要求和内容（1）通过广泛调研、查阅文献，了解和掌握棱锥仓散料流动实验装置的重要作用，研究现状、基本类型、设计方法等，明确选题的意义。（2）综合运用基础知识和专业知识对棱锥仓散料流动实验装置进行三维建模。（3）

2、采用合适方法对试验装置进行整体强度分析和锥板侧压力计算。（4）按时完成毕业论文。要求论文论述清楚、文理通顺、图表规范、数据准确、内容完备。（5）遵守纪律，以严谨的科学作风，按时完成各项任务。 3主要参考文献1李诚.粉体料仓下料不畅的原因及解决方法J.化工设备与管道，2002,39(3)：24-39.2王德福,杨悦乾.料仓卸料口形状对使用性能与流型的影响J.农机化研究,2004,(3)：3陆厚根.粉体技术导论MI.上海:同济大学出版社1998.71一2214 Fayed M E, Otten L.粉体工程手册I MI.北京:化学工业出版社，1992.3565李志义，王淑兰，丁信伟.粉体物料和料斗

3、一材料对料仓流型的影响I JI.化学工业与工程技术，2000, 21 (1 ):13棱锥仓散料流动实验装置设计摘要：散料在流经棱锥仓壁时，会对仓壁产生压力和摩擦力，压力和摩擦力的大小与棱锥仓壁板的材料、散料的性质和棱锥仓几何形状有关，而正是这个压力和摩擦力使散料在棱锥仓内流动不顺畅，甚至受阻。为此我们特设计一棱锥仓散料流动实验装置，该装置能够实现棱锥仓口径和椎板角度的变化，以期得到棱锥仓的最佳形状，使散料在其中流动最快且不堵塞。 关键词：斗仓储料仓，稳定性，三维建模，强度校核Pyramid warehouse bulk flow experimental apparatus designAbs

4、tract：When powder through the pyramid warehouse wall, stress and friction force on the silo wall, the size of the pressure and friction force and the pyramid of silo wall materials, bulk material properties and geometric shape of a pyramid storehouse, and it is the pressure and friction to make bulk

5、 flow within the pyramid warehouse is not smooth, even blocked. For this, we design a pyramid warehouse bulk flow experiment device, the device can realize pyramid storehouse and the change of lamina Angle, in order to get the best shape of pyramid storehouse, in which the bulk flow is not blocked a

6、nd fastest. Keywords: hopper ，binstorage stability， 3 d modeling s，trength check目 录1前言11.1课题的提出11.1.1课题的研究背景11.1.2设计题目及目的和意义31.1.3设计的任务和要求41.2设计步骤52总体方案设计62.1 设计思路62.1.1 方案设计62.1.2 储料仓高度的确定92.2 总体结构介绍102.3 材料选择132.3.1 金属材料的力学性能132.3.2 材料选择153结构设计163.1 棱锥形斗仓的设计163.1.1 棱锥形斗仓结构设计163.1.2 强度校核183.2 储料仓的设

7、计203.2.1 储料仓结构设计203.2.2 强度校核203.3 稳定性校核234进行三维建模264.1建模软件的选择及原因264.1.1二维图的绘制软件选择264.1.2三维图的绘制软件选择264.1.3棱锥仓各部件进行三维建模并装配28结论29参考文献30致谢31VII1前言1.1课题的提出1.1.1课题的研究背景料仓是工厂生产过程中的重要设备，它不仅用作储存工艺粉体物料(原料、产品、中间产品等)和辅助物料(如催化剂等)，而且用作均化物料性能、平衡工艺物流以及事故情况下的物料紧急存放等。早在30年代，人们就已经重视料仓的设计问题，在七八十年代取得了许多具有实用价值的研究成果。尽管这些成果

8、还不能解决料仓设计的一些特殊难题却形成了料仓设计基础。据此设计的料仓，应能满足一般工艺操作需要。然而工厂中使用的料仓至今仍屡见一些卸料的困难问题，其原因主要有两个:一是设计者重视不够，将料仓与一些液体下料装置同等对待，二是缺乏必要的设计参考资料。现有的关料仓设计的研究成果，基本上分散在不同的出版物上，缺乏系统性;这些研究成果大都具有很强的针对性，缺乏通用性;由于粉体流动问题本身的复杂性，有些结果尚有争议，缺乏定论。因此，设计者在利用这些结果时，有时觉得局限性很大。关于棱锥仓散料流动实验装置设计的研究比较少，而更多的是关于筒仓内散料流动的实验装置设计，且很多都是通过好几组实验装置来达到实验目的，

9、本身能够改变口径和仓板倾角的实验装置比较少。比较有名的关于散料流动的实验装置如下：(1)由美国普渡大学西拉法叶，化学工程系，佛罗里达大学，佛罗里达州盖恩斯维尔和美国普渡大学机械工程学院，西拉斐特共同设计的实验装置。（2）由Barletta, Dons, Ferrari, Poletto, & Russo，Dejong, 1969; Zhuang&Qian, 2006所设计的实验装置。1.1.2设计题目及目的和意义本论文题目为棱锥仓散料流动实验装置设计，主要是设计一棱锥仓散料流动实 验装置，该装置能实现棱锥仓口径和椎板角度的变化，以期得到棱锥仓的最佳形状，使散料在其中流动最快且不堵塞。漏斗形料仓

10、在矿山、冶炼、化工、农业、运输等行业的应用极为广泛。主要用于储存、称量、包装物料等过程，并且容纳的物料大多为粉状或一定程度的散状物料，如锌粉、矿粉、煤粉、谷物、尘灰等，这些物料在生产过程中都要求下料均匀、顺畅。从设计角度来讲，就是在保证最大容积的前提下，满足上述要求且不发生死料堆积现象。但是由于漏斗形料仓结构简单，设计时大多凭经验而很少计算出口的斜面倾角，导致漏斗出料不畅，常常出现堵死现象，不得用大锤等器械敲打外壁，影响生产的顺利进行，严重时导致停产。通过查阅文献可以发现，为了研究影响散料在筒仓中流动的因素，通常所用的实验装置是三组，即锥角分别为45、55和65的三个筒仓，如下图所示。但采用三

11、组装置实验必然导致试验费用的增加，所占空间较大且操作繁琐。为此，我们所设计的实验装置就除去了上述缺点，它是一个实验装置，可实现仓板锥角和料斗口径变化，且锥角是连续变化的，这样就可以更细的做出锥角对散料流速的结果图，以此得出更准确的结论。为了对棱锥仓散料流动实验装置有深入的了解，我们需要事先了解一下散料的属性。散料的全称为散状物料，定义如下：堆积在一起的大量未经包装的块状、粒状、粉状物料(简称散料)，例如煤、砂、谷物、水泥和糖块等。散料大多用输送机运送。由于散料的颗粒很多且各颗粒大小不等，只能以典型颗粒的粒度作为一批散料的粒度。筒仓中的散料是由散体颗粒组成的带有空隙的集合体，其特性具有固体和液体

12、双重性质，所以从微观角度看，散粒体并不是连续分布的物料，很难用准确完善的理论来描述。但是散体力学并不研究微小单颗粒的运动，只研究散粒体整体的机械运动及其属性，同时在大多数情况下，散粒体的颗粒大小与容器或工作装置的尺寸相比是很小的，因此可以把散粒体视为由无数连续分布的、各向同性的颗粒组成的连续介质。这就是散粒体的连续介质假定。本文主要研究的是棱锥仓，如下图：在生产过程中，棱锥仓筒仓作为储存和输送散料的装置，散料在流经棱锥仓壁时，会对仓壁产生压力和摩擦力，压力和摩擦力的大小与棱锥仓壁板的材料、散料的性质和棱锥仓几何形状有关，而正是这个压力和摩擦力使散料在棱锥仓内流动不顺畅，甚至受阻。为此我们特设计

13、一棱锥仓散料流动实验装置，该装置能够实现棱锥仓口径和椎板角度的变化，以期得到棱锥仓的最佳形状，使散料在其中流动最快且不堵塞。1.1.3设计的任务和要求通过广泛的调研，查阅资料，参观实习，了解和掌握棱锥仓散料流动实验装置的重要作用，研究现状，基本类型，设计方法，加工工艺，使用情况等综合运用数学，力学，机械设计，计算机等基础知识和专业知识对棱锥仓散料流动实验装置进行三维建模。采用合适方法对实验装置进行整体强度分析和锥板侧压力计算。按时完成毕业论文。要求论文论述清楚，文理通顺，图表规范，数据准确，内容完备。1.2设计步骤1.首先通过广泛的调研，查阅资料，参观实习，询问老师，了解和掌握棱锥仓散料流动实

14、验装置的重要作用，研究现状，基本类型，设计方法，加工工艺，使用情况等2.综合运用数学，力学，机械设计，计算机等基础知识和专业知识对棱锥仓散料流动实验装置进行三维建模。3.采用合适方法对实验装置进行整体强度分析和锥板侧压力计算。校核各部件强度是否符合要求。4检验完成后完成实验装置的设计。2总体方案设计2.1设计思路2.1.1 方案设计上图是国外某学者设计的实验装置系统图，但筒仓1倾角是不能改变的，只是改变出口直径，本设计在上述系统的基础上，主要设计一个仓板倾角和口径都可变的实验装置，即棱锥仓散料流动实验装置，要求仓板倾角与料斗口径可变，可透明观察，且外形尺寸1.51.51.5(m)。设计该实验装

15、置的第一步是把实际装置先简化成模型，设计的重点是棱锥仓底部，简化后的三视图如下：仓板要实现仓板倾角和料斗口径可变，可将仓板进行拆分，而主要实现的是仓板倾角的同步变化，因为仓板倾角变了，料斗口径自然会变化。将仓板拆分既不能拆分的板数太多也不能太少，太多了会使实验操作复杂且会降低实验结果的准确性，而太少则无法达到料斗四面仓板的同步变化。因此，我们想把四面板拆分成八块，这也就诞生了两种方案：方案将每一块梯形仓板拆分成两块直角梯形仓板;方案有两块相对的仓板不变，另外两块仓板每一块分别拆分成三块，这三块仓板形状为一个梯形和两个扇形。如下图：方案：方案：下面就上述两个方案的优缺点做一下说明。方案优点：可自动实现四面仓板倾角的同步变化，即只要一块板倾角确定，其他板倾角都确定了。缺点:料斗上下口径不是规范的正方形，这有可能导致实验结果不准确；无法设置透明板，不便于观察实验过程。方案优点：料斗上下口径是规范的正方形，有利于得到准确的实验结果；有透明