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天津市华悦桐达包装机械有限公司
主营产品： 保健茶包装机,快速粉剂包装机,中药饮片包装机,中药袋泡茶包装机 |
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2011-5-24
1.计量充填系统原理
1. 1结构
计量充填系统主要有驱动电机、储料器、螺杆、螺杆安装套等组成。螺杆的旋转给料是由伺服电机来提供动力，两者之间由同步带来传递动力，这样可以地扼制螺杆的旋转圈数，从而提高给料的精度。螺杆旋转圈数的扼制信号是由PLC程序扼制器根据设定的重量值，根据密度计算出相应的体积量，经计算后得到相应的扼制脉冲信号输给伺服电机驱动器，再由伺服驱动器根据PLC的输入信号来驱动伺服电机旋转相应的圈数，经同步带带动螺杆旋转来完成每次充填给料程。在储料器上方大多数充加氮气，一方面防止被充填物料氧化，另一个方面给物料施加压力。在此过程中，影响出料量的主要因素是物料由输送机进入料斗搅拌电机连续工作，伺服电机等待下料信号信号到，启动伺服电机螺杆旋转下料结束，称重反馈并计算下次螺杆旋转角度。
根据模型的特点，在FLUENT中选择Segregated Solver求解器进行数值计算。湍流模型选择标准的k-c模型，选择3D隐式算法。
2. 仿真结果
2. 1螺旋槽内的速度场与压力场
通过单个物料颗粒的速度方向图，可以清晰地看到物料在螺杆旋转过程中的速度方向，并非与前面通过纯粹的数学模型得到的物料颗粒的速度图一致，这说明了物料颗粒在旋转过程中运动过程的复杂性，仅仅通过数学剖析还存在局限性。
2. 2螺杆转速对充填量的影响
通常的理解螺杆转速越高，充填量越大。在模拟过程中通过施加不同的转速，得到的不同转速下的充填量。当螺杆高速旋转时，物料之间的粘度随剪切速率的增大而减小，物料的计量较难扼制，充填量与螺杆转速并非的线性关系。
2. 3螺杆参数的优化
在实际生产中，预设螺杆的主要参数有螺距、螺旋升角、螺槽深度等。其中螺距会根据实际出料量的多少预先设定，而影响螺杆计量效率的主要参数是螺旋升角的大小。zui初仿真时采用螺杆的结构参数，为了保证取得率的充填，尽量让螺杆转速与充填量接近线性关系，在Pro/ E中不断地改变螺杆参数，对单一参数螺旋升角进行了改变，因为物料在螺旋面的强制作用下向下运动，螺杆的螺旋升角越大，物料下降速度越大，螺杆的充填效率也相应提高，但螺旋升角不能无限制的增大。通过模拟，在螺距和螺槽深度一定时，不同螺旋角的螺杆得到较佳的螺旋角范围为16- 25度。但是在具体的实际应用中，要根据粉料的不同特性，对这3个参数做出相应的调整，首先确定1个或2个参数，对另外的参数进行优化，达到*的计量效果。
3结语
1）根据计算流体力学理论，为粉料计量螺杆的预设提供了一种全新的方法，借助CFD商用软件FLUENT对螺杆旋转充填内部流场进行了模拟，发现物料颗粒在螺旋槽内的速度方向分布，与通过数学模型剖析单个物料颗粒时是有所区别的。
2）螺杆转速对充填量影响很大，但并非简单的线性关系，这与物料颗粒的粘度有关。
3）在螺杆的预设及使用时，须综合考虑螺杆儿何参数的影响，根据充填的粉料及充填量的不同选择合适的参数。
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