差動垂直螺旋輸送機相似準則推導

差動垂直（zhí）螺旋（xuán）輸送機是一種新型的（de）垂直螺旋輸送機，它的外筒和螺旋葉片以方向相反的角速度同時旋轉，從而達到輸送散體物料的目的．其輸送過程複雜，輸送性能和機構（gòu）尺寸參數、顆粒物料屬性無法建立物料輸送過程的數學（xué）模型（xíng）．本文首先基（jī）於相似（sì）理論分析差（chà）動垂直螺旋輸送機（jī）的（de）輸送性能，選擇16個重要參數，建（jiàn）立其相似準則；然後，根據差動垂直螺旋輸送機（jī）實驗平台輸（shū）送小米和泰（tài）國（guó）西米（mǐ）的實驗數據（jù），驗證了差動垂直螺旋輸送機相似準則的可行性．結果證明，基於相似理論的（de）差動垂直螺旋輸送機相似準則（zé）較為準確。

差動垂直螺旋輸送機是一種新型垂直（zhí）螺（luó）旋輸送機，用於垂直提升散體物料。差動垂直（zhí）螺旋輸送（sòng）機的結構示意圖．工作時，它的外（wài）筒和螺旋葉片以方向（xiàng）相反的角速（sù）度同時旋轉，從而達到輸送散體物料的目的．目（mù）前，對垂直螺旋輸送機的研究主要圍繞傳統垂直螺旋輸送機進（jìn）行，采用理論分析、仿真模擬、實驗研究的方法，分析研究了傳統垂直螺旋輸送機的輸送機理、輸送性能、機械結構等。傳統垂直螺（luó）旋輸送機過程主要采用離散元仿真和（hé）實驗平台實驗的方法。離散元仿真較為，但對仿真電腦的配置有要求，並（bìng）且需（xū）要大量（liàng）的（de）仿真時間；實驗（yàn）平台實驗的數據隻是針對特定的結構尺寸參數和輸送環境，當尺寸參數和輸送（sòng）環境改變時要重新建立實驗平台進行實驗，即使是同一個實驗平台，輸送不同（tóng）物料結果也（yě）不（bú）同，實驗結果不具通用性．因此，很難建立傳統垂直螺旋輸送機的數學模型（xíng）。

相似理論對於無法通過數學解析方法解決的問題（tí）和實驗結果不具有普（pǔ）遍性的問題（tí），是的解決方法之一．相似理論分析和模型試（shì）驗（yàn）分析相（xiàng）結合的方法是解決這類問題的重要研究方法之一。因（yīn）此，為研究差動垂直螺旋輸送機（jī）的（de）輸送特（tè）性，本文根據相似理論建立差動垂（chuí）直螺旋輸（shū）送機的相似準則（zé）。

相（xiàng）似準則推導：

常用的相似準（zhǔn）則推導方法包括相似轉換法、因次分析法和矩（jǔ）陣法。能夠建立數學方程並且給出單值條件時適合使用相（xiàng）似轉（zhuǎn）換法．當碰到問題很複雜，無法建立微分方程時，可（kě）以采用因次分（fèn）析法推導相似準則．在因次分析（xī）法推導相似準則時，試探（tàn）性賦值給推導過程帶來很大困難，采用矩陣法能夠簡化相似準則推（tuī）導過（guò）程．差動垂直螺旋輸送機（jī）沒有成熟的（de）數學方（fāng）程，影響因（yīn）素多，試探性賦值困難，所以采用矩陣法推（tuī）導差（chà）動垂直螺旋輸送機的相似準（zhǔn）則．

差動垂直螺旋輸送機的重要參數包括（kuò）尺寸參數、材料參數、運行參數、性能參數．文章選擇外筒內徑、螺旋主軸直徑、螺距、外筒和螺旋間隙、取料口高、取料口寬、輸送（sòng）高度作為被研究的尺寸參數；選擇顆粒體積、顆粒密度作為被研（yán）究的材料參數（shù）；選擇外筒轉速、螺旋轉（zhuǎn）速、重力加速度為運行參數．性能參數包括（kuò）外筒轉矩、螺旋（xuán）轉矩、輸送效（xiào）率、輸送量．

差動（dòng）垂直螺（luó）旋輸送機實驗平台．電機（jī）轉速120rpm．通過塔輪傳動機構可以分別調（diào）整外（wài）筒轉速和螺旋轉速．外筒轉速和螺旋轉速包括60、80、120、180、240rpm，所以外筒轉速和螺旋轉速搭配共（gòng）有（yǒu）25種．

選擇小（xiǎo）米和泰國西米作為被（bèi）輸送（sòng）物（wù）料，小米和泰國西米顆粒體（tǐ）積相對於試驗平台來說很（hěn）小，可近似視為圓球體（tǐ），用（yòng）遊標卡尺在小米和西米的不同（tóng）位置測量外徑並求其平均值，將此平均值分別近似為小（xiǎo）米和泰國西米的直徑，表（biǎo）4是（shì）小米和（hé）泰國西米的外徑測量數值及（jí）平均（jun1）值。

分別測量（liàng）上述（shù）25種轉速搭配情況下小米和泰（tài）國西米（mǐ）的輸送量。

用同一（yī）個容器分別盛放小米和泰國（guó）西米，裝滿小米的質量為1.3kg，裝滿（mǎn）泰國西米的質量為1kg，所以式（17）中小（xiǎo）米和泰國西米的密度相似常數ρ/ρ=1.3/1=1.3。

計算試（shì）驗平台輸送泰國西米的理論輸送量（liàng）和實際（jì）輸送量的偏差．表8是試驗平台輸送泰國（guó）西米實際輸送（sòng）量相對於理論輸送量（liàng）的（de）偏差，平均（jun1）偏（piān）差是-5.27%．當螺旋轉速或者外筒轉速較高的時候，輸（shū）送量偏差較大．對於實驗平台（tái）來說，外螺旋轉速均在60rpm～120rpm範圍內的時候，理論值和實際值偏差較小，偏差-10.69%。

結論：

針對差動垂直螺旋輸送機輸送過程，采用相似理論的方法，選擇16個參數，建立其相似準則，並且建立差（chà）動垂直螺旋輸送機實驗平台，通過實驗的方法驗證此相似準則的準確性（xìng）．差動垂直（zhí）螺旋輸送機的相似（sì）準則共包括16個參（cān）數，較（jiào）的反應了其尺寸參數、輸送性能及物料顆粒特性．實驗表明，通過差動垂直（zhí）螺旋（xuán）輸送機相似準則方程，計算輸送量（liàng）的理論值和實際值偏差不大（dà），偏差值大小和轉速大小及轉速搭配有關。通過相似準則分析差動垂直螺旋輸送機輸送量結（jié）果較為準確，說（shuō）明本文建立的相似準則（zé）合理。