带式输送机动力学及其计算机仿真课件.ppt

带式输送机动力学及其计算机仿真 蓝天CAD论坛-CNCAD.NET 东北大学机械工程与自动化学院 机械电子工程研究所 带式输送机动力学及其计算机仿真 1 带式输送机动态问题研究的发展概况 2 带式输送机动力学模型 3 启动过程的“S”曲线 4 带式输送机动态过程 5 动态分析方法解决的工程问题 6 结论 标准带式输送机设计方法的问题 德国DIN22101、国际标准ISO5048、美国CEMA 、Goodyear、 Goodrich、中国 DTII 偏于保守， 大运行阻力系数、高输送带安全系数 在工业实践中出现了标准设计方法无法预测的问题 设备的投资费用过高 启动和停机过程出现的输送带的张力过大或过小 拉紧装置的位移设计的不准确 驱动装置、制动装置和拉紧装置设计的不合理 1 带式输送机动态问题研究的概况 20世纪60年代前苏联的ПАНКРАТОВ和ДМИТРИЕВ等 在简化的力学模型上进行解析求解 德国的汉诺威工业大学的Vierling、Oehmen、Funke 以行波理论为基础的动态分析方法 澳大利亚的Harrsion，美国的Nordell，波兰的T.W.Zur，以及南非，加拿大、荷兰、韩国等 有限元法 国内带式输送机动态问题研究的概况 黄松元、刘克勋，研究输送带动态特性、对输送带启动过程仿真 李玉谨，采用解析方法 刘训涛，研究断带过程的动力学问题 侯友夫等,带式输送机自动张紧技术 李光布，研究拉紧过程与动力学问题 主要方法：Matlab、ADAMS 粘弹性体输送带进行动力学分析的主要方法 解析法 解析法的特点是可以直接通过解析解对输送机各参数的影响进行分析，但是对于复杂的偏微分方程无法通过解析法求解，只能在经过较大的简化后求出解析解，因而这种方法一般不能对输送机系统进行定量分析，特别是线路复杂的输送机 解析法有波动方法、伽辽金方法和分离变量法等； 数值解法 数值解法虽然不能显式地表达方程中各参数的影响，但是可以通过图形显示技术分析系统中各参数的影响，同时数值解法这一有效的数学工具可以处理复杂的输送机系统动态过程问题 数值解法所采用的方法都是基于有限元方法进行的。Funke采用的是以行波理论为基础的有限元方法 2 带式输送机的动力学模型 带式输送机连续模型完整的动力学方程几乎无法解析求解 只能对简化的方程进行求解，因而在实际中大都采用数值求解 一般采用的数值求解方法是将输送机连续模型的动力学方程采用差分方法得到输送机离散动力学方程 作法是将输送机划分为有限个单元得到其离散模型。 单元划分 重锤的拉紧位移 运行阻力 与运行方向有关的部分(摩擦产生) 与速度有关部分 与速度无关部分 与运行方向无关部分(重力产生) 输送带初张力 驱动装置 按固有特性启动—鼠笼电机串限矩耦合器 按时序特性启动—直流电机，绕线电机串电阻启动 按时间过程控制驱动力—无反馈系统 按控制速度启动—CST 离散模型的动力学方程 非线性时变系统 一维存储技术 稳定数值解法 3 启动过程的“S”曲线 组合摆线 组合抛物线 组合梯形 4 带式输送机动态过程 (1)启动过程 限矩型液力耦合器串鼠笼电机的带式输送机系统 输送机长度 4602m，带速4.0m/s，设计输送量 2220m3/h，带宽1.2m 主电动机型号 Y450-46-6 ；减速器型号：ZLY500 液力偶合器：TVA866；充油量：55% 输送带规格 ST2000 拉紧装置：重锤型式：双重锤，拉紧力200kN，行程5m；电动铰车：拉紧力320kN，行程9m (2)停机过程 动态分析设定的驱动力输入 (3)控制启动线路与载荷状态 输送带折叠 ?5 动态分析方法解决的工程问题 (1)给出输送机各主要部件的受力状况，对各零部件进行强度设计； (2)提供合理的驱动装置、启制动过程的驱动力和制动力的控制要求； (3)提供合理的驱动装置、拉紧装置、制动装置的布置位置； (4)为输送机的拉紧装置设计提供设计参数，包括拉紧装置的速度、行程，进而可以设计拉紧装置的驱动功率； (5)检验初步设计结果的合理性，通过分析结果对初步设计进行改进 (1)拉紧装置的设计 静态设计无法给出拉紧装置在启动、制动工况下的拉紧装置的运动 拉紧装置的位置设计 是否需要增大驱动装置的惯量 研究表明：增大驱动装置的惯量(通常是在驱动装置上增加飞轮)就可以明显的减小拉紧装置的移动。 (2)避免过低的张力 当按逐点计算方法计算出稳态工作时各点的张力满足输送带的挠度条件和驱动滚筒上输送带满足驱动力传递条件后，好像就没有问题了 通过动态分析发现了这一问题，增设了一套拉紧装置，用以降低停车过程中后部输送带的速度，以达到避免4区域的张力减小和叠带问题。 (3) 改善输送机的启动性能降低输送带的安全系数 动