螺旋卸船机是广泛用于港口和码头的以螺旋机取料并利用垂直螺旋输送机提升的大型卸船设备。
螺旋卸船机的优势是密闭性好，噪音小，现场劳动量投入小且易于操作。一般螺旋卸船机都是由垂直螺旋输送机和水平或倾斜螺旋输送机组合而成，复杂的结构导致料流和磨损情况更复杂，靠经验难以判断。
螺旋卸船机面临的问题有：叶片螺旋面磨损严重；设计不合理输送效率低下；物料输送时堵塞等。
EDEM离散元分析螺旋卸船机输送物料过程
EDEM离散元软件能够对散料颗粒进行建模，通过分析物料与物料之间、物料与设备之间的相互作用行为，直观观察输送机内部物料的填充和流动，评估螺旋卸船机的输送效率及设备磨损情况，从而对结构进行优化设计。
案例背景：水平-垂直组合螺旋卸船机，螺旋体外直径在200到400mm之间，转速在50到100rpm之间，运输物料为小颗粒水泥。
螺旋体的磨损分析
EDEM软件中的磨损模型能够识别设备的磨损区域和磨损深度，这为我们预测设备使用寿命和后期维护提供了良好的依据，保证了设备作业效率和安全性。
下图展示的是螺旋输送机中垂直螺旋体和水平螺旋体的法向冲击磨损着色图。
由图可以看出蓝色表示磨损最轻，红色表示磨损最严重。
垂直螺旋体最主要的磨损区域集中在最下端的叶片和中心轴处，通体磨损产生于叶片最外围。可以清晰地看出叶片的磨损主要集中在进料口，磨损的主要分布在叶片的边缘处。
垂直螺旋体在EDEM中的磨损分析
水平螺旋体的磨损较垂直螺旋体少，且多集中于叶片外侧和管壁下方。物料会沿着重力方向堆积在管壁下面，磨损严重的地方集中在接料口的轴上。
水平螺旋体在EDEM中的磨损分析
螺旋输送效率分析
在EDEM软件添加虚拟质量流量传感器，用以测量和评估螺旋卸船机的输送效率，同时可以直观地观察到物料在螺旋体中的分布情况。
通过改变螺旋转速、填充率、螺旋直径、螺距等，分析各参数变量对螺旋卸船机输送量的影响。
螺旋转速对输送机内颗粒的运动速度，质量流量和功率消耗影响最显著。
如图所示，随着螺旋转速增大，输送量和功率消耗也在增加，但不呈线性相关。输送时在满足输送量要求的情况下螺旋转速不宜过高。
在传统设计中我们通过计算来确定螺旋体的螺距，但这种方法不能保证我们所选用的螺距效率就是最高。
通过离散元仿真分析螺距大小对输送量的影响，如图所示，螺距较小，填充率越大，越容易造成物料的堵塞。通过数据的对比我们可以选择合适的螺距设计参数。
如图所示可以看出，螺旋直径的增加对输送量有增加作用。而且随着时间的推移，不同直径的螺旋体的输送量差距会越拉越大。
如果喂料效率达不到额定的值，则喂料不足；如果喂料效率过高，侧物料挤压力太大，内螺旋总成端部的磨损情况加剧，寿命减短。因此，喂料头的设计的好坏对垂直螺旋输送机的性能起至关重要的作用。
通过离散元仿真分析科学设计喂料头形状，适当地增加喂料口的个数，调整喂料头的旋转速度等，能够有效提高螺旋输送效率。
类型一（左）及类型二（右）两种喂料头
不同喂料头下输送量随时间变化图
文章来源：EDEM
