【摘要】：刮板輸送機(jī)作為綜采工作面機(jī)械化采煤的關(guān)鍵裝備,承擔(dān)著運(yùn)煤、為采煤機(jī)提供運(yùn)行軌道以及為液壓支架提供推移支點(diǎn)的重要任務(wù)。刮板輸送機(jī)鏈條與鏈輪、刮板連接,與原煤直接接觸,其張力直接反映輸送機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。鏈條張力的時(shí)變特性且難以有效控制經(jīng)常導(dǎo)致刮板輸送機(jī)發(fā)生跳鏈、堵轉(zhuǎn)、斷鏈等故障,但目前尚缺少成熟的技術(shù)對(duì)鏈條張力進(jìn)行有效監(jiān)測(cè),限制了鏈條張力的控制效果。本文結(jié)合刮板輸送機(jī)實(shí)際工況,對(duì)刮板輸送機(jī)鏈條張力進(jìn)行了分析計(jì)算,利用虛擬樣機(jī)技術(shù)對(duì)鏈條張力進(jìn)行了模擬仿真,通過有限元分析獲得了鏈條應(yīng)力和變形的分布情況,設(shè)計(jì)了刮板輸送機(jī)鏈條張力監(jiān)測(cè)方案,實(shí)現(xiàn)了鏈條張力的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。論文的主要工作及研究成果如下:(1)在分析刮板輸送機(jī)基本結(jié)構(gòu)及工作原理的基礎(chǔ)上,對(duì)刮板輸送機(jī)預(yù)張力進(jìn)行了分析計(jì)算,提出了刮板輸送機(jī)載煤量的計(jì)算方法,運(yùn)用逐點(diǎn)計(jì)算法分別對(duì)空載運(yùn)行時(shí)、均布載荷時(shí)刮板鏈張力進(jìn)行了分析計(jì)算,并對(duì)鏈傳動(dòng)系統(tǒng)多邊形效應(yīng)進(jìn)行了分析。(2)基于Creo三維設(shè)計(jì)軟件建立了刮板輸送機(jī)三維實(shí)體模型,利用ADAMS動(dòng)力學(xué)分析軟件建立了刮板輸送機(jī)鏈傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真模型,并根據(jù)課題研究目的及刮板輸送機(jī)鏈傳動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)對(duì)仿真模型進(jìn)行了簡(jiǎn)化。通過模擬不同工況,分析相應(yīng)工況下刮板鏈張力變化規(guī)律,得到鏈輪和刮板鏈的動(dòng)態(tài)載荷,為鏈傳動(dòng)系統(tǒng)的有限元分析提供了載荷依據(jù)。(3)利用ANSYS有限元分析軟件對(duì)鏈傳動(dòng)系統(tǒng)關(guān)鍵零部件進(jìn)行了有限元分析,得到其應(yīng)力和變形的分布情況,為應(yīng)變傳感器的安裝提供策略。結(jié)合刮板輸送機(jī)運(yùn)行特點(diǎn)設(shè)計(jì)了刮板輸送機(jī)鏈條張力監(jiān)測(cè)方案,該方案可以快速有效地檢測(cè)刮板輸送機(jī)鏈條張力信息,同時(shí)對(duì)監(jiān)測(cè)方案中涉及的結(jié)構(gòu)組件進(jìn)行了強(qiáng)度校核、疲勞壽命校核。(4)搭建了刮板輸送機(jī)鏈條張力監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái),并在江蘇省礦山智能采掘裝備協(xié)同創(chuàng)新中心進(jìn)行了地面實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,刮板輸送機(jī)鏈條張力監(jiān)測(cè)方案切實(shí)可行,能夠?qū)崿F(xiàn)刮板輸送鏈條張力的實(shí)時(shí)采集、無線傳輸、遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè),鏈條張力變化趨勢(shì)與鏈傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真結(jié)果吻合。
【圖文】：

圖 3-11 簡(jiǎn)化后的鏈傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真模型Figure 3-11 Dynamic simulation model of chain transmission system after simplified3.3.3 鏈傳動(dòng)系統(tǒng)接觸對(duì)空間位置表示及接觸判定刮板輸送機(jī)鏈傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真屬于多接觸問題，系統(tǒng)內(nèi)包括很多接觸體，如鏈輪、鏈條、刮板和中部槽，接觸體之間構(gòu)成多個(gè)接觸對(duì)傳遞彼此之間的接觸力[81]。接觸力是一種作用在構(gòu)件上用來表征構(gòu)件之間相互作用的特殊力，當(dāng)兩個(gè)構(gòu)件相互接觸發(fā)生變形就會(huì)產(chǎn)生接觸力。鏈輪與平鏈、平鏈與立鏈?zhǔn)枪伟遢斔蜋C(jī)鏈傳動(dòng)系統(tǒng)中兩組典型的接觸對(duì)，為了描述其在空間中的位置和姿態(tài)，需要定義慣性坐標(biāo)系、載體坐標(biāo)系和節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系[82]。慣性坐標(biāo)系又稱為地面坐標(biāo)系，是固定在地面標(biāo)架上的坐標(biāo)系，不隨任何構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)而運(yùn)動(dòng)，所有構(gòu)件的位置、方向、速度、加速度都由慣性參考系來確定。載體坐標(biāo)系又稱為局部構(gòu)件參考坐標(biāo)系，是固連在構(gòu)件上并隨構(gòu)件一起運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)系，當(dāng)構(gòu)件在空間內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)，，構(gòu)件的位置和方向都可以通過載體坐標(biāo)系在慣性坐標(biāo)系的位置和方向來確定。節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系又稱為標(biāo)架坐標(biāo)系，節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系固定在構(gòu)件上，用來定義構(gòu)件的作用點(diǎn)

2.2 秒時(shí)斷點(diǎn)處接觸對(duì)的接觸力失效，實(shí)現(xiàn)刮板輸送機(jī)斷鏈仿真。斷鏈工況的仿真腳本設(shè)置如圖 3-15 所示。圖3-15 斷鏈工況的仿真腳本設(shè)置Figure 3-15 Simulation script setting of chain scission state3.4.2 利用宏命令施加接觸力刮板輸送機(jī)鏈傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真時(shí)，需要在鏈輪與平鏈之間、平鏈與立鏈之間施加接觸力。施加接觸力時(shí)，合理設(shè)置接觸碰撞參數(shù)是確保鏈傳動(dòng)系統(tǒng)仿真成功的關(guān)鍵因素。由于鏈傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真模型接觸過多，逐個(gè)施加接觸力復(fù)雜繁瑣且容易出錯(cuò)，本文利用 ADAMS 動(dòng)力學(xué)分析軟件提供的宏命令來完成接觸力的施加。
【學(xué)位授予單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TH227

【參考文獻(xiàn)】

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