摘 要

随着中国经济快速发展，与之相应的是运输行业的快速发展，各种原材料需要的量的人力物力来运送到各个岗位，散货料种应用于电力、建材、化工冶金等多个行业，已成为现代物流系统中处理最多的一类料种之一。为节约堆场空间，大多采用堆高物料的方式。但目前常用的堆料方式并不完善，例如：使用勾机、翻斗车配合作业堆高；这种方法危险系数高，能耗高，效率低。

为了克服现有堆料方式的弊端，特研发一种移动式螺旋提升机。这种器械利用螺旋提料和皮带机堆料二段作业，既可提高作业的效率，又能满足较高的堆高高度要求。本文在分析了现有堆料工艺，以及将来散货码头的发展趋势后主要进行了以下方面的研究工作：

(1)本文分析了现有堆料方式的不足之处——能耗较高，效率低，设备杂多，堆场空间利用率低，安全系数较低以及这些缺点带来的问题；

(2)提出解决方案，完成移动式螺旋堆料机的总体设计部分，堆高机分三部分组成，分别是车体总成、螺旋提升系统以及皮带机系统，并对各部分的作用及工作原理进行说明，对堆高机工作原理进行说明；

(3)建立堆高机三维模型，借助模型分析设计的合理性，以及使用EDEM仿真验证了螺旋输送方案的可行性，EDEM仿真表明底部单螺旋输送方案存在积料的缺陷，故在单螺旋的基础上提出了底部双螺旋输送方案，新方案经过EDEM仿真验证是合理的，解决了积料的问题；

(4)在建立物流仓库模型的基础上，结合对广州港南沙粮食通用码头的现场分析，针对该物流仓库提出一种高效率的堆高工艺。

关键词：散货码头，水平螺旋输送机，垂直螺旋输送机，皮带机，EDEM仿真

Abstract

With the rapid development of China's economy, and the corresponding is the rapid development of the transport industry, various raw materials need of manpower and material resources to deliver to each position, bulk material used in electric power, building materials, chemical industry, metallurgy, etc. a plurality of industry, has become a modern logistics system in processing at most a kind of material of. In order to save the space of storage yard, most of the methods used to stack high materials. But the commonly used stacking method is not perfect, for example: the use of hook machine, dumpers with piles of homework high; the risk factor is high, high energy consumption, low efficiency.

In order to overcome the disadvantages of the existing methods of stacking, a mobile spiral elevator is developed. This equipment uses the spiral material and the belt conveyor two sections of work, both to improve the efficiency of the work, but also to meet the high requirements of the high heap. In this paper, the analysis of the existing processes, as well as the future development trend of bulk cargo terminals, the following aspects of the research work:

(1) In this paper, we analyze the shortcomings of the existing methods of the heap, such as high energy consumption, low efficiency, low utilization ratio of the yard space, low safety factor, and the problems caused by these disadvantages;

(2) Proposed solutions, and completed mobile helical reactor part of the overall design of the feeding machine, stacker is divided into three parts, respectively is body assembly, screw lifting system and belt conveyor system, and on the function and working principle of each part is described, and the stacker work principle is described;

(3) Establish stacker 3D model, model analysis and design of rationality, and use edem simulation verified the feasibility of screw conveyor scheme, edem simulation show at the bottom of the single screw conveyor scheme in the presence of product material defects by. So on the basis of single screw is proposed at the bottom of the double spiral transportation plan, the new scheme after edem simulation is reasonable. To solve the problem of product material;

(4) On the basis of the establishment of logistics warehouse model, combined with the Guangzhou port Nansha food general terminal field analysis, the logistics warehouse to put forward a high efficient reactor.

Key words: Bulk terminal, Mobile spiral reactor, Meactor height mode, Belt conveyor，EDEM simulation

目 录

摘 要 I

Abstract II

目 录 IV

第1章 绪论 1

1.1 研发背景 1

1.2 课题研究的目的和意义 1

1.3 国内外研究动态 2

1.4 课题研究的内容 3

第2章 螺旋堆料机总体设计 4

2.1 总体结构组成 5

2.2 车体总成 5

2.3 螺旋提升系统 6

2.4 皮带机系统 6

2.5 螺旋堆料机工作原理 7

2.6 螺旋堆料机堆料工艺 8

2.7 方案总图 9

2.8 本章小节 10

第3章 螺旋堆料机主要机构设计及计算 11

3.1 底部水平螺旋输送机计算 11

3.1.1 原始参数 11

3.1.2 计算LS型螺旋输送机螺旋直径D、螺距S 11

3.1.3 底部水平螺旋功率计算 12

3.2 顶部水平螺旋输送机计算 13

3.3 垂直螺旋输送机计算 13

3.3.1 设计原始资料 13

3.3.2 螺旋基本参数确定 14

3.3.3 计算螺旋主轴转速 15

垂直螺旋输送机主轴转速可由下式计算: 15

3.3.4 计算垂直螺旋输送机功率 15

垂直螺旋输送机功率可由下式计算: 15

3.3.5 作用于螺旋支撑轴承上的轴向力 15

3.4 皮带机计算 16

3.4.1 原始参数及物料特性 16

3.4.2 初定设计参数 16

3.4.3 由带速、带宽验算输送能力 16

3.4.4 驱动圆周力计算 17

3.4.5 输送机运行功率计算 20

3.4.6 输送带张力计算 20

3.4.7 输送带层数计算 21

3.4.8 拉紧装置计算 22

3.4.9 校核辊子载荷 22

3.5 本章小节 23

第4章 螺旋堆料机EDEM仿真 24

4.1 EDEM软件简介 24

4.2 前处理设置 24

4.2.1 模型数据 24

4.2.2 仿真模型 25

4.2.3 颗粒及颗粒工厂的设定 27

4.3 求解器设置 27

4.4 后处理模块 28

4.4.1 底部单螺旋输送仿真结果 28

4.4.2 底部双螺旋输送仿真结果 28

4.5 本章小节 29

第5章 总结与展望 30

5.1 总结 30

5.2 展望 30

参考文献 31

致 谢 33

第1章 绪论

1.1 研发背景

随着中国经济快速发展，与之相应的是运输行业的快速发展，各种原材料需要大量的人力物力来运送到各个岗位，而在运输中散货料种存在着污染环境、存放难、输送专业化低等问题，而且散货料种已成为现代物流系统处理最多的料种之一。一般散货物料采取露天堆积的方式来储存，为节约有限的堆场空间，大多采取堆高的方式，但随之而来的便是堆高带来的一些问题，国内现有散货堆高技术比较落后，没有较好的堆料方法，为此研发高效率低能耗的堆高设备就显得十分重要了。

1.2 课题研究的目的和意义

通常散货堆场料堆的高度要达到10米以上，以增加堆场的利用率。专业的散货码头一般会使用专门的堆取设备来进行作业，例如，斗轮堆取料机、固定式皮带输送系统等器械；然而，对于大对数的通用码头来说，它们往往并没有专用的堆料设备，因此，在这类码头之中通常只能利用一些码头现有的器械来代替完成堆料的任务，对于露天散货堆场，常用的方法有两种：方法（1）是挖掘机、翻斗车组合使用进行堆料作业，该方法工艺流程为，翻斗车将散货物料卸至地面，挖掘机将物料堆实并将物料堆顶部推平，形成供翻斗车行走的平台，之后翻斗车行驶上物料平台继续卸料，如此反复，逐步加高料堆；方法（2）是装载机和皮带机组合间断式堆料。对于仓库内散货物料的堆存，常使用方法是：（3）采用翻斗车、装载机、挖掘机组合作业，此方法工艺流程为，翻斗车将物料直接卸在仓库地面上，装载机将物料归堆，挖掘机在物料堆上从下向上挖取物料进行堆高。

但是，这三种方法都存在一些明显的缺陷。方法（1）运用翻斗车堆料时，车辆必须不断携物料往返运动，能耗较高，行程长，而且每次堆放的物料有限，效率不高；而且在物料堆高到一定高度时，还容易引起翻车事故，安全性不强。方法（2）皮带机直接堆料时，由于皮带机的长度问题，往往会使可堆料的空间受到极大限制，导致堆场的利用率有限；此外，在需要的堆高高度较高时，要求的皮带机长度也会随之伸长，这就会导致上一缺陷更为明显，且皮带机的长度伸长也会使得稳定性下降带来一定安全隐患。方法（3）能耗较高，效率低，设备杂多，堆场空间利用率低，而且安全系数较低，挖掘机容易从料堆上滑落。针对目前散货堆料存在的问题，目前还没有一种很好的解决方案，故抓紧研发一种移动式专业化散货堆料设备是十分重要的。

1.3 国内外研究动态

散货的输送包括散装化输送和集装化输送。散装化输送指没有打包的疏松散体物料通过带式输送机、螺旋输送机、斗式提升机、刮板输送机等输送设备作用下由起点运送到终点。其中随着螺旋输送机应用越来越广泛，对其性能要求也越来越高。未来螺旋运送装备朝着灵活、可靠、高效率、低能耗等方向发展。