基于扦样机分样模块的仿真分析.pdf

粮仓机械与仓房建设第 卷第 期基于扦样机分样模块的仿真分析马浩然 董晓欢(中储粮成都储藏研究院有限公司)(中央储备粮厦门直属库有限公司)摘 要 以电动扦样机的分样模块为研究课题 分析了一款扦样机的机械结构 并对其分样模块进行仿真分析 主要研究内容为:对扦样机的机械结构进行分析说明 对关键零件进行强度校核 判断使用过程中是否有疲劳断裂的风险 进行离散元分析 观察颗粒在机体内部的运动情况 判断颗粒是否能被搅拌均匀并按设计路径运动关键词 扦样机 有限元分析 离散元分析:/.我国作为粮食生产大国 每年都有大量的粮食需要储存 为了保证粮食储存的质量安全必须定期进行质量检测 传统的人工扦样检测方法 存在检测效率低、人员劳动强度大等问题目前一般使用机械代替人工的方式进行扦样检测但在粮食的扦样机械结构设计方面 我国仍然落后于美国等国家 目前 国内已有企业根据我国粮食的储存情况以及相应的工作环境 设计出了一系列的扦样机 有的扦样机采用电机液压联合驱动 其体型大、占地面积广 能有效抵抗恶劣环境的影响但存在一定扦样盲点且维修麻烦 有的散粮扦样机仅依靠液压驱动 扦样效率较高 且每次扦样取得的粮食数量差异小 另外有一种扦样机采用单臂旋转机构 相对前两种的制造和使用成本低 且效率和扦样精度较高 但难以抵抗恶劣环境 易出现齿轮卡死等现象国外的扦样机设备发展较早 相比国内的扦样机设计要更为成熟 法国的扦样装置 设有底部转换装置 且能将多扦样出的粮食运输回车体内 避免了粮食浪费 美国的扦样机 具有较高的灵活度 可在粮车保持静止的状态下 采集到车 厢 里 任 何 部 位 的 粮 食 极 大 提 高 了 工 作效率本文中分析的扦样装置 相较于其他已有的扦样设备 具有轻便、易操作等特点 同时集采样和分样功能为一体 可对不同深度的谷物颗粒进行采样 充分搅拌混合后进行定质量取样本文的主要研究内容有:介绍分析设计的扦样机 主要由采样模块和搅拌混合模块两个部分构成 使用离散元分析软件对分样模块进行一定的仿真 判断该结构是否能将采集到不同深度的谷物颗粒混合均匀 将离散元分析仿真数据通过处理前观察叶片在运行过程中的受力情况 确保设计好的零件的使用安全性 扦样机系统结构介绍分析 尺寸指标和总体设计根据国家标准 在对粮食、油料进行扦样分样时 粗套管扦样器全长应该在 左右 口宽约 根据以上设计尺寸标准 可设计如图 的扦样机结构该扦样机全长约 直径约 质量约 适合两人搬动 方便携带、操作机身主要包括取样模块和分样模块 如图 所示 外侧的取样器下压 取样管伸进谷物里 将谷物颗粒吸进扦样机中 开始进行分样处理 分样模块中叶片搅动 将不同深度的谷物颗粒搅拌均匀收稿日期:通讯地址:成都市青羊区广富路 号 幢第 卷第 期基于扦样机分样模块的仿真分析 图 扦样机结构示意图 分样模块的电机选择和智能控制转动云台电机安装在漏斗正上方 控制下方搅拌叶片的转动 电机选择使用 额定转矩为 额定转速为 通过安装减速器 控制下方叶片转速为 分样模块也应用了自动化控制原理 在称重漏斗下方安装有传感器 当重量达标时 即控制上方电机停止转动 完成分样 具体流程图如图 所示图 称重传感器控制流程分样模块的智能化设计 保证了采样的精度和效率 减少了人工劳动强度 离散元分析的前处理通过离散元分析 将 模型导入其中 生成颗粒 并添加相应的材料和物理特性进行仿真分析 本文对简化过的扦样机搅拌装置进行离散元分析 观察生成的颗粒是否被搅拌均匀 并通过观察颗粒在机体内的运动情况 判断机械设计结构是否合理本文主要对扦样机的搅拌机构进行仿真模拟因此将相应部分进行简化 保存为“”格式导入进软件中 如图 所示图 导入 的简化分样模块建立稻米的模型 如图 所示 作为颗粒进行仿真模拟 颗粒长 度 约 为 宽 度 约 为 总体呈现为椭球状图 建立的稻米模型表 各材料参数设置属性参数取值谷物泊松比 谷物剪切模量 谷物 密度/谷物 密度/谷物 密度/钢泊松比 钢剪切模量 钢密度/钢 谷物恢复系数 钢 谷物静摩擦系数 钢 谷物滚动摩擦系数 谷物 谷物恢复系数 谷物 谷物静摩擦系数 谷物 谷物滚动摩擦系数 为了模拟扦样机采集不同深度的稻米颗粒在仿真过程中设置了三个颗粒工厂 用于生成不 粮仓机械与仓房建设第 卷第 期同深度的模拟颗粒 不同深度的稻米可能存在含水量的差异 因此在密度设置上有所区分 具体参数设置如表 基于实际情况 将颗粒工厂产生谷物颗粒的速度定为 颗/搅拌叶片的速度设置为/开始仿真过程 仿真结果分析 离散元仿真运行 后 叶片将不同深度的谷物颗粒搅拌均匀文中主要模拟了三种深度的谷物颗粒 从检测结果可以看到 运行 时 谷物颗粒基本搅拌匀称 达到分样的目标但在模拟过程中 也存在部分问题 如搅拌时 由于搅拌叶片过高的转速 部分颗粒被叶片击飞 还有从上方漏斗导通至下方漏斗时 可能由于连接管的安装位置 导致部分颗粒外泄在整个仿真过程中 两个叶片较薄 且不停和谷物颗粒碰撞、摩擦 存在疲劳断裂的风险因此 通过后处理观察叶片在运行过程中的受力情况 图 为叶片运转过程中承受的压力变化图 叶片承受压力变化通过图 可以看到 随着谷物颗粒逐渐加注到分样模块中 叶片搅拌过程承受的压力逐渐增大直到第 时 压力达到峰值 为 满足使用安全性 结束语本文以扦样机的分样模块为研究课题 对谷物颗粒在扦样机中的分样过程进行了仿真分析通过以上仿真分析 可以得出 谷物颗粒在分样过程中被充分搅拌均匀 且最大受力为 应力在强度范围内 满足安全使用未来智能扦样机将会更加智能化、高效化和精准化 首先 智能扦样机可以通过机器学习和深度学习等技术 自主适应不同的采样环境调整控制策略 提高采样效率和准确性 其次 智能扦样机可以与其他设备进行联网 实现数据共享和远程控制 方便用户进行实时监测和管理 此外 智能扦样机还可以通过传感器和摄像头等装置 实现对采样过程的全程监控和记录 为后续数据分析提供更加完整和准确的数据支持参考文献 朱玫 熊宁 田国军 等 优质籼稻储藏品质控制指标的确定 中国粮油学报 ():管燕红 王艳芳 唐玲 等 云木香种子质量检验规程及分级标准研究 中药材 ():郭靖 基于粮食流通安全视角的我国粮食批发市场问题与对策研究 河北农业大学 邢勇 国内粮食扦样装备现状及研发方向探讨 粮食储藏 ():曹全礼 一种新型散粮扦样机 中国专利:曹全礼 固定式升降转向粮食扦样机 中国专利:杜广义 单臂旋转双扦粮食扦样机 中国专利:():():张玉荣 董永强 吴琼 等 储粮扦样环节中分区面积状况的研究 食品安全质量检测学报 ():茆玮 仓内粮食扦样机的设计与试验 安徽农业大学 第 卷第 期基于扦样机分样模块的仿真分析 ()(.):我国拟设立“全国生态日”为深化习近平生态文明思想的大众化传播 提高全社会生态文明意识 增强全民生态环境保护的思想自觉和行动自觉 我国拟将 月 日确定为全国生态日关于设立全国生态日的决定草案 日提请十四届全国人大常委会第三次会议审议 草案主要内容包括设立全国生态日的目的、全国生态日的设立时间、活动内容等三个方面受国务院委托 国家发展和改革委员会副主任赵辰昕在会上对草案作说明 习近平同志在浙江工作期间 年 月 日考察湖州市安吉县首次提出“绿水青山就是金山银山”科学论断 赵辰昕在说明中表示 这一论断是习近平生态文明思想的核心理念 将 月 日设为全国生态日 比较符合确定纪念日、活动日时间的基本原则 能够充分体现首创性、标志性、独特性决定草案指出 党的十八大以来 在习近平生态文明思想指引下 我国生态环境保护发生历史性、转折性、全局性变化 生态文明建设取得举世瞩目成就 给人民群众带来强烈的获得感和幸福感 有力推动人与自然和谐共生成为全党全社会的共同认识“绿水青山就是金山银山”成为全国各族人民的共同理念 绿色循环低碳发展成为各地区各部门的共同行动决定草案提出 将 月 日设立为全国生态日 国家通过多种形式开展生态文明宣传教育活动(来源:新华社)