帶式輸送機在現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域中是舉足輕重的運輸設(shè)備,并朝著運送量更大、適應(yīng)能力更強以及連續(xù)運輸更穩(wěn)定的方向發(fā)展。大型帶式輸送機運行過程的動態(tài)特性比較復(fù)雜,輸送機較大的動張力可能導(dǎo)致輸送帶撕裂以及輸送機的劇烈振動,因此,有關(guān)帶式輸送機驅(qū)動系統(tǒng)和張緊系統(tǒng)的優(yōu)化方法應(yīng)運而生。文章針對帶式輸送機大撓度、粘彈性以及大運量的特點,分析了不同運行階段輸送帶動張力分布的規(guī)律,解決了傳統(tǒng)帶式輸送機動張力的研究主要涉及輸送機特殊位置的張力而未兼顧整機張力分布的問題,為有效降低輸送帶的設(shè)計安全系數(shù),預(yù)防輸送帶撕裂提供了理論支撐,為輸送機驅(qū)動系統(tǒng)和張緊系統(tǒng)的優(yōu)化升級提供依據(jù)。根據(jù)帶式輸送機的基本特性,本文分析了三種研究帶式輸送機動態(tài)特性的方法,分別為牛頓分析法、有限元分析法和波動分析法。對于大型帶式輸送機,目前主流的研究方法是波動分析法和有限元分析法。波動分析法過于簡化輸送機模型,而忽略了諸多影響輸送機運行動態(tài)的因素,而且波動方程的求解過于復(fù)雜;相比而言,有限元分析法可將輸送機進行離散化,離散化的程度取決于計算機的計算能力,離散化的程度越高,考慮的因素越多就越逼近輸送機運行的真實參數(shù)。常用的輸送帶離散模型有Maxwell模型和Kelvin-Voigt模型,分別表示輸送帶的松弛特性和滯后特性。由于輸送機運行過程中輸送帶的滯后特性對輸送機動態(tài)特性的影響遠超過松弛特性,因此本文使用Kelvin-Voigt模型。本文利用AMESim軟件對帶式輸送機進行離散化建模,并采用Harrison加速度起動方式進行起動,仿真得出在起動、正常運行以及緊急制動工況下帶式輸送機分布式動張力、速度以及加速度的三維曲線圖。仿真結(jié)果顯示,距離驅(qū)動滾筒越遠處的輸送帶速度波動越劇烈,但整機的速度分布特性并不明顯。由機尾和機頭速度峰的相位差可求出彈性波在輸送帶中的傳播速度,該速度與用波速公式計算出的速度相一致。輸送機的加速度在張緊階段具有明顯的分布特性,在運行過程中未出現(xiàn)明顯的分布特性,且一直保持很低的水平,整機沒有出現(xiàn)較大的柔性沖擊。輸送機動張力的分布特性十分明顯,整個仿真過程中張力沿機頭到機尾都是遞減的,驅(qū)動滾筒勻速運行期間機頭的張力達到了機尾張力的2倍,機頭的最大張力是穩(wěn)定運行時張力的1.3倍。該分析方法兼顧了輸送機整機的動態(tài)特性分布,有利于帶式輸送機的優(yōu)化升級。本文提供了一種新的實驗方法,通過對比試驗臺輸送帶的張力和仿真張力來驗證基于AMESim的帶式輸送機仿真方法的合理性。試驗臺為21m長的可伸縮式帶式輸送機,傳感器包括壓力傳感器、拉力傳感器和編碼器。壓力傳感器配合小輪子將輸送帶撐起一個夾角,通過該夾角的大小將壓力傳感器的數(shù)據(jù)換算為輸送帶的張力,這種方法可測量輸送帶上幾乎任意處的張力。最終結(jié)果顯示實驗數(shù)據(jù)曲線與仿真數(shù)據(jù)曲線的趨勢比較一致,說明本文仿真分析具有一定的可行性。本文的創(chuàng)新點包括輸送機分布式動態(tài)特性的分析以及實驗驗證仿真方法的合理性。
【學(xué)位單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TH222

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本文編號：2819987