1.1 EDEM软件简介

使用EDEM，可以快速、简便的为我们的颗粒固体系统建立一个参数化的模型，可以通过导入真实颗粒的solidworks模型来准确描述它们的形状，通过添加力学性质、物料性质和其它物理性质来建立颗粒模型，并且在处理过程中，可以把产生的数据储存在相应的数据库中。

利用EDEM的Particle FactoryTM技术，我们可以根据机器形状来高效生成颗粒集合，其中机器形状可以作为固体模型或表面网格从solidworks或CAE系统中导入。机器组成部分是可以集成的，并且可以对每个部分单独的设定动力学特性。

EDEM也是世界上第一个可以通过与CFD软件耦合来对固－液/气相系统进行颗粒尺度模拟的CAE软件。当颗粒间或颗粒和壁面相互作用对系统行为很重要时，EDEM这项独特的技术就能够使我们完成此类型的模拟分析。

EDEM也可以和FEA工具相耦合，我们可以模拟机械组分的动态载荷并且可以直接将结果输出到我们喜欢的结构分析工具中。

1.2 埋刮板输送机

1.2.1 埋刮板输送机的组成

（1）封闭断面的基槽（机壳）：封闭的基槽分成两个部分，其中一个为有载分支，通常采用矩形断面。基槽的头部设有驱动链轮，尾部设有张紧链轮，中间由若干段连接而成，以满足不同输送距离和转向的要求。根据需要在基槽的适当位置设有加料口、卸料口、检查口以及为链条导向的导轨、导轮等。加料口可采用上方加料、一侧加料或两侧加料，对流动性较好的物料宜采用两侧加料。当需要多加点装料或卸料时，可在基槽上设置多个加料口或卸料口，其尺寸取决于物料的特性。

（2）刮板料条：刮板链条既是牵引构件，又是承载构件。通常由不同型式的刮板和链条焊接而成，也可采用整体铸造。链条可同套筒滚子链或叉形片式的双版链或模锻链，叉形片式链由于其关节的特殊形式可以防止物料颗粒进入链条板片之中。链板一般采用45号钢均作调质处理。刮板的型式很多，依其形状可分为T、U、O、H、L等型，其实U型使用最普遍，可用于水平、倾斜和垂直输送，而T型、L型适于水平输送。在选用刮板的时候，输送一般物料可选结构较简单的型式；输送粘性较大的物料也要选用结构较简单的型式，以减少物料在刮板上的粘附，便于卸料和清扫；物料的悬浮性及流动性越大和基槽越大，所选用的刮板结构型式也越复杂；在较大的基槽中输送堆积重度大的物料时，为增加刮板的刚性，可采用带斜撑的O4型刮板。U型刮板有外向和内向两种布置型式，两者比较，外向刮板链条较为平稳，有利于卸料，但输送机头部和尾部尺寸较大。

（3）张紧装置：张紧装置多采用螺杆式，其张紧行程随着基槽宽度的增加而增加，一般当基槽宽度为160~400mm时，张紧行程可取150~250mm。

（4）驱动装置：埋刮板输送机的驱动装置一般由电动机、减速器、注销连轴器、护罩、驱动装置架以及传动链条、大小链轮组成、将动力传给输送头部的驱动链轮。

（5）保护装置：当出现故障时，能够实现保护停机。

1.2.2埋刮板输送机的工作原理

埋刮板输送机利用散粒物料具有内摩擦力和测压力等特性来进行工作。在水平输送时，由于刮板链条在槽低运动，刮板之间的物料被拖动向前成为牵引层。当牵引层物料对其上的物料对其上的物料层的内摩擦力大于物料于基槽两侧壁间的外摩擦力时，上层物料就随着刮板链条向前运动，刮板以上的物料层受到内摩擦力的作用，内摩擦力是带动物料层运动的，它由重力作用在物料层与牵引层之间产生。

1.2.3 埋刮板运输机的国内外研究现状及目前存在的问题

埋刮板输送机出现于20世纪20年代，是由英国的Arnold Redler先生发明的。如今，埋刮板输送机在理论、设计、制造乃至应用方面都已十分成熟，已成为一种应用广泛的散料输送设备，广泛应用于冶金、建材、电力、化工、水泥、港口、码头、煤炭、矿山、粮油、食品、饲料等行业和部门。最初埋刮板运输机强调一机多用，到70年代，埋刮板运输机迅速发展，使用范围迅速扩大，通用型已经不能满足现有需求。于是开始发展专用型埋刮板运输机。主要有普通机型、密封机型、粮食专用型、埋刮板卸船机、热料机型。为了提高埋刮板运输机的效率，主要从两个方面来改进埋刮板运输机，第一个是提高链条速度，第二是加大槽宽。最初我国选择第二种方法，但是它会导致很对问题，如钢材用量大、产品笨重、制造困难、安装不便、占用面积大等问题。从而导致链条速度慢。国外采用的确实第一种方法，第一种方法主要涉及到强度及壳体的磨损问题，由于国外材料工艺发达，所以他们采用第一种方法。

为了提高埋刮板运输机的经济效益，采用组合型刮板链条。刮板链条是埋刮板运输机的承载牵引构件，刮板链条如采用焊接，则简单方便，缺点是当一个刮板折断后，整个链节都报废，于是开始研究组合型刮板链条，采用可拆式的方法使它们连接在一起，便于更换。

关于保护装置，保护装置是非常重要的一个部分，主要有安全销、断链保护、及过电流保护装置。安全销和过电流保护装置只能在故障发生过后使机器停止运行从而达到保护的作用。目前国外发明的一种速度监测器。能在事故发生前发生预报实现停车，从而达到保护作用。

研究发现刮板翼高度和间距的刮板链条中所输送的物料的料流状态是不相同的。当刮板翼高度较小或间距较大时,物料的滑移和翻滚现象严重,反之则减轻。1998年吴江市华天实业公司徐家梁研究寻找到了一种切实有效控制埋刮板输送机中物料滑移和翻滚的理论依据, 即刮板翼间距与高度之比值 l/ h 应小于或等于某一定值的方法来解决这一问题。

对于链条部分，在使用一段时间后研究发现在链条与链条轨道间有物料夹杂，弯曲段和倾斜角度段尤为严重；返料严重并在弯曲段物料堆积形成一个瓶颈，进料依次堆积。此外，设备运行时出料较少且断续，偶尔夹杂有较大的颗粒。大修之后，设备运行一段时间再次出现以上所述的断链等现象。2012年三门峡高新机械有限公司胡海峰通过输送机链条采用模锻链即叉型链；刮板设计采用外向式框架形设计方案。解决的这一现象。

对于磨损问题，研究发现机槽底板及其导轨磨损较为严重，尤其是在输送生料粉的过程中磨损更快，基本不到三个月的使用周期。2013年乌兰察布中联水泥有限公司的高金龙研究将原材质为16锰钢的下导轨用NM400调质耐磨钢导轨代替，并在机壳底部铺设铸石板，提高其耐磨性能。

斜埋刮板输送机被泛应用于粮油加工行业，是运输原料和产品的主要设备之一，但其在生产中经常发生跳链、断链、倒气等事故。2015年黑龙江粮食职业学院陈 弘等通过对进料端结构改进，即将进料段的返回刮板链条与承载刮板链条用 U 型隔板分隔为上下两层，上层为反向进料层，下层为承载输送物料层。有效克服进料量大于直段输送量出现卡勃现象、电流不稳、跳链、减速机损坏频率高等问题。

埋刮板运输机经常出现的问题：

（1）链条断裂问题。输送链条或接链环运行中断裂，因刮板、链条、接链环等磨损过度、疲劳损坏导致链条断裂从而输送停止的现象。

（2）链条飘链问题。埋刮板输送机因为长时间工作链条长度变长导致刮板链条不能紧贴机槽槽底而产生漂浮现象，降低埋刮板输送机的工作效率,使其达不到设计产量的要求。

1.2.4埋刮板运输机的发展趋势

随着工业化进程的加快，对于物料的运输能力也越来越高。埋刮板的发展趋势可以概述如下：

（1）链条速度变快；

（2）槽宽加宽；

（3）密封性越来越好，扬尘减少；

（4）运行更加平稳，噪声降低；

1.3论文研究的目的及意义

通过对埋刮板运输的设计，能够使其更好的满足工程上的要求，更好的方便工程人员，使其更好的服务我们的工程人员。其中的三维建模可以使工程人员能够直观的了解埋刮板运输机的结构，能够对它的具体结构有感性的认识。对于制造人员，方便于他们了解结构的细节，更好的制造。通过EDEM仿真能够对机械进行模拟工作，能够使我们更好的遇见这种机械在工作过程中出现问题，使我们能够更好的对其进行改造。

2.1基本内容

2.1.1 埋刮板运输机的原理方案设计

（1） 确定需求、工作条件；

（2）根据需求确定埋刮板运输机的结构；

（3）根据需求确定各个部件的选型；

2.1.2埋刮板运输机的三维建模

（1）根据原理方案进行总体结构的设计；

（2）根据选型使用solidworks画出各个零件；

（3）使用solidworks进行装配，并导出工程图；

（4）使用EDEM对埋刮板进行运动仿真，并对仿真结果进行分析；

2.2技术方案

论文共分为6个部分，分别为绪论，原理方案设计，总体结构设计，使用SolidWorks进行三维建模和工程图的绘制，对关键模块进行EDEM仿真，总结与展望。

（1）对于绪论部分，主要参考检索到的相关中外文献进行总结归纳，然后撰写；

（2）原理方案根据市场需求进行设计；

（3）总体结构设计部分，主要根据原理设计得出的方案确定称埋刮板总体布置和各部分组成装置的基本形式，通过查阅相关文献和技术说明进行设计计算并得出相关零部件的主要尺寸，绘出草图；

（4）使用SolidWorks进行三维建模和工程图的绘制部分：首先对三维建模及SolidWorks建模软件进行介绍，并根据所确定的总体方案和计算得出的尺寸进行三维建模，导出工程图后进行修改完善。

（5）对离散元法及离散元仿真软件EDEM介绍，并对埋刮板的装料、卸料进行仿真；

1) 3月10日前：

利用校图书馆的资源库、中国知网、读秀学术搜索、ProQuest Science Journals、IEEE、SCI等途径收集相关文献资料；完成检索阅读报告，包括本课题相关文献资料检索15篇；完成不少于5000字的英文文献翻译；分析颗粒物料高效称重系统的总体设计要求；调研国内外同行业解决方案及关键技术；完成开题报告。

(2) 3月20日前：

对参考文献深入阅读，继续修改参考文献并将最终版开题报告进行上传。

(3) 3月31日前：

根据总体方案进行详细的结构设计，完成相应的参数选择，尺寸计算，得到详细设计方案，确定埋刮板设计方案。进一步了解当前成熟方案，对比分析不断改进，最终确定优化后的方案。使用SolidWorks完成零部件三维建模，汇报阶段性成果。

(4) 4月20日前：

完成装配设计，撰写相关设计计算说明书；

(5) 5月20日前：

完成EDEM仿真，分析仿真结果。

(7) 5月30日前：

修改、完善毕业设计论文，包括检查格式、内容等。

(8) 6月8日前：