摘要:为了实现玻璃产业的自动化生产，首先必须要解决的是玻璃生产原料的混合的自动化问题，因为玻璃产品的品质主要由各物料混合的准确性决定。

基于生产玻璃的技术要求以及所用原料存储方式，分别确定了针对纯碱和其他物料的储送方案。同时依据机械设计、材料力学以及理论力学相关知识对各物料的储送单元进行结构设计和校核。然后通过CAD软件SolidWorks完成各功能结构的3D设计、装配及干涉检验。采用ADAMS软件对振动给料机进行了动力学仿真，利用EDEM软件建立离散元模型对石英砂散状物料在给料机中运动行为特征进行仿真，使用CAE软件Workbench 17.0对混料装置的钢架支撑结构中单个支撑结构以及总体结构进行了静力学分析，分别得到其变形云图、剪力图、弯矩图以及挠度图，并与原设计计算进行对比。

结果表明：混料装置设计合理，整机运行正常，无干涉。动力学仿真显示机体运动轨迹呈椭圆形；在启动和停止阶段振动电机加速度和激振力的变化剧烈；同时隔振弹簧受力较大，最大振动幅值高达350N，易发生剪断破坏。进入平衡状态后弹簧振动以290N为平衡位置进行小幅度振动。送料过程连续无等待现象，总配料效率满足设计要求23.6t/h，石英砂颗粒运动行为完全吻合实际工况。ANSYS分析结果表明在最大载荷下，钢架的抗弯能力和挠度满足要求，最大变形量为5.718mm。经过现场测试，整机运行良好，满足实际生产。

 

关键词 玻璃生产线；自动混料系统；动力学仿真；EDEM离散元分析；ANSYS有限元分析

 

目录

摘要

Abstract

1 绪论-1

1.1 课题背景-1

1.2 玻璃生产线自动混料装置的定义-1

1.3 总的设计要求-1

2 系统方案设计-2

2.1 混料装置总体方案设计-2

2.2 混料装置的机械结构形式-2

2.3 混料装置的控制结构形式-3

3 物料储送单元设计-4

3.1. 储料结构-4

3.1.1 开放式存储方式结构设计-4

3.1.2 纯碱储料仓的结构设计-6

3.2 出料结构-6

3.3 送料机构-7

3.3.1 干性颗粒状-7

3.3.2 干性块状物料（玻璃）-10

3.3.3 纯碱送料结构-10

3.4 称重结构-11

3.5 支撑结构设计-12

4 振动给料机运动学分析-15

4.1 物料运动的理论分析-15

4.2 振动给料机工艺参数选择与计算-16

4.2.1 工作面倾角选择-16

4.2.2 抛掷指数选择-16

4.2.3 振动方向角选择-16

4.2.4 振动强度、振动次数和振幅选择-16

4.2.5 实际平均速度计算-17

4.2.6 供料能力计算-18

4.3 振动给料机动力学特性研究-18

4.4 振动给料机动力学参数计算-18

4.4.1 隔振系统的频率比选取及隔振弹簧刚度计算-18

4.4.2 振动给料机质体的计算质量及诱导质量-19

4.4.3 主振系统（振动电机）的频率比-19

4.4.4 给料机系统的实际等效阻尼比及相位差角-19

4.4.5 给料机激振力及偏心块的质量矩-19

4.4.6 系统所需功率-20

4.4.7 动载荷-20

5 振动给料机仿真研究-21

5.1 多体动力学基础理论-21

5.2 振动给料机的仿真分析-21

5.2.1 给料机运动特性分析-22

5.2.2 给料机受力情况分析-25

5.3 物料在振动给料机中的运动仿真-27

5.3.1 石英砂的EDEM仿真参数设置-27

5.3.2 筛分过程仿真结果后处理-28

6 支撑钢架的设计及其有限元分析-31

6.1 钢架结构设计分析思路-31

6.2 钢架模型的建立与分析-31

6.2.1 钢架受力情况分析-31

6.2.2 H型钢材的受力分析及型号选择-32

6.3 支撑钢架的有限元分析-33

7 总带式输送机设计计算-36

7.1 输送条件分析-36

7.2 初定设计参数-36

7.3 设计校核-36

7.3.1输送能力计算-36

7.3.2 驱动力及传动功率计算-36

7.3.3 输送带张力计算-37

8 设备的总装与调试-39

结论-40

致谢-41

参考文献-42