螺杆是混凝土布料机的核心构件,其几何参数和物理参数的选取直接影响着混凝土布料机的布料性能和工作效率,同时也是降低功耗、提高布料均匀性的关键所在。针对螺杆结构参数对布料机工作性能的影响,国内外学者对单螺杆螺旋输送机问题开展了大量研究工作,而针对多螺杆形式下混凝土布料机工作性能方面的研究成果相对较少,本课题来源于“十三五”国家重点研发计划《复杂预制构件混凝土数字化智能精确布料技术与设备研发》(课题编号2017YFC0704003)。重点围绕螺杆结构参数对多螺杆混凝土布料机工作性能的影响问题开展系统研究,采用离散元仿真软件模拟物料输送过程与螺旋出料实验相结合的方式,将螺杆转矩、电机功率及出料口质量流率作为影响多螺杆布料机工作性能的评价指标,探究螺距、螺旋叶片直径、螺旋叶片厚度三种结构参数对布料机工作性能的影响规律;采用单因素实验及优化分析,确定本文使用的布料机实验装置最佳参数组合,通过正交实验得出三种螺杆结构参数对布料机工作性能影响的灵敏程度,为多螺杆混凝土布料机结构优化设计提供基础科学依据。鉴于多螺杆混凝土布料机的结构机理,确定螺杆结构参数及螺旋输送装置的工作参数,分析螺旋输送过程中混凝土颗粒的运动情况以及螺杆表面的受力情况,为仿真分析提供理论基础。结合多螺杆混凝土布料机的工作原理,探究布料机主要工作参数的确定过程以及对多螺杆布料机螺旋输送装置驱动功率的计算方法进行探讨;基于离散元法,选择Hertz-Mindin黏结接触模型为改良后的混凝土离散元模型。通过自主研发一台具有结构简单、设计创新、调整灵活、拆卸方便等特点的新型多螺杆布料机实验装置,为不同螺杆结构参数布料机的实验研究提供设备支持,开展混凝土输送实验与离散元数值模拟,分析螺杆转矩、电机功率及输送量的变化规律,进一步验证离散元模型的适用性,为开展螺杆结构参数对多螺杆混凝土布料机工作性能的影响研究提供理论依据。研究表明:随着螺距、螺旋叶片直径的增大,颗粒输送速度增大,螺杆转矩及电机功率消耗增大,出料口单位质量流率增大;随螺旋叶片厚度的增大,单位质量流率增大,当厚度为3.5mm时,质量流率随时间变化更平稳,布料均匀性更好。根据单因素试验及优化分析,确定本文使用的布料机实验装置最佳参数组合:螺距为40mm、螺旋叶片直径为50mm、螺旋叶片厚度为3.5mm,优化后的螺杆转矩下降29%,电机功率下降31%,质量流率增大33%。最后用正交试验法找出三种因素对螺杆工作性能的影响灵敏程度由大到小顺序为:螺旋叶片直径D>螺距S>螺旋叶片厚度δ,此结论可为多螺杆混凝土布料机结构优化设计提供参考。