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【6h】

平面转弯输送带的力学特性分析及测试方法研究

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变量注释表

1 绪 论

1.1 研究背景(Background of the research)

1.2 课题来源及意义(Source and significance of the subject)

1.3 国内外研究现状(Overseas and Domestic Research Status)

1.4 主要研究内容(Main research contents)

2 平面转弯带式输送机的运行理论

2.1 平面转弯带式输送机转弯处结构(Plane turning belt conveyor turning structure)

2.2 带式输送机转弯半径计算(Calculation of turning radius of belt conveyor)

2.3 输送带变形分析(Conveyor belt deformation analysis)

2.4 转弯段输送带应力应变(Stress and strain of conveyor belt in turning section)

2.5 本章小结(Chapter summary)

3 基于ANSYS的转弯段输送带应力分析

3.1 张力大小对输送带应力的影响(The effect of conveyor belt tension on stress)

3.2 转弯半径对输送带应力的影响(Effect of turning radius on conveyor belt stress)

3.3 槽角对输送带应力的影响(Influence of groove Angle on conveyor belt stress)

3.4 转弯段工程实例分析(Analysis of engineering examples of turning section)

3.5 本章小结(Chapter summary)

4 基于DEM-FEM耦合的转弯段输送带应力分析

4.1 EDEM-ANSYS Workbench耦合方法的介绍(Introduction to EDEM-ANSYS Workbench coupling method)

4.2 转弯段输送带物料运行仿真分析(Simulation analysis of conveyor belt material operation in turning section)

4.3 EDEM-ANSYS Workbench耦合模型的建立(The establishment of EDEM-ANSYS Workbench coupling model)

4.4 分析结果(The results of the analysis)

4.5 本章小结(Chapter summary)

5 转弯段输送带应力测试

5.1 电阻式应变片简介(Introduction of resistance strain gauge)

5.2 悬臂梁标定试验(Calibration test of cantilever beam)

5.3 转弯段输送带应力测试(Stress test of conveyor belt in turning section)

5.4 实验结果分析(Analysis of experimental results)

5.5 应变测量的不确定度分析(Uncertainty analysis of strain measurement)

5.6 本章小结(Chapter summary)

6 总结与展望

6.1 工作总结(Work summary)

6.2 工作展望(Work outlook)

参考文献

作者简历

致谢

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摘要

带式输送机作为运输散状物料的重要设备,在诸多领域应用广泛,其中平面转弯带式输送机是应用普遍的一类输送机,因此提高转弯段输送带设计水平势在必行。本课题以转弯段输送带为研究对象,在分析转弯段输送带受力问题的基础上,应用离散元理论、力学理论、EDM-FEM耦合算法、机械设计理论等相关原理,重点探究了影响输送带应力的主要因素以及在带宽方向力的分布。  对输送带进行变形分析时,将其视为同时受纵横载荷的正交异性薄板,并求解出微分方程的差分形式。输送带在水平转弯时会产生不均匀变形,导致输送带应力在带宽方向上重新分布。通过对水平弯曲段输送带的变形分析,得到输送带的最大与最小应力值,推导出转弯段输送带各位置的应力值计算公式,绘制输送带在宽度方向上的应力分布图,并探究槽角和转弯半径大小对应力分布的影响。  应用有限元软件ANSYS建立转弯段输送带的有限元模型,对输送带应力进行分析,得出应力在输送带带宽方向不断变化,转弯外侧应力最大,内侧应力最小。探究张力、转弯半径和槽角对输送带应力分布的影响,并根据工程实例,研究不同托辊组布置下的输送带截面上应力分布。  为进一步模拟实际工况,采用EDM-FEM方法对转弯段输送带进行应力分析。根据实际运输工况中运量、转弯半径等参数,建立EDM-FEM模型,使用EDEM-ANSYS Workbench耦合通道在输送带上加载物料的载荷信息,完成转弯段输送带的应力分析。比较了两种不同载荷下转弯段输送带的应力分布情况,随着载荷量的增大,应力值也增大,且不同载荷下应力分布规律一致,在转弯外侧出现较大的应力集中。  最后,对实验装置硬件进行选型,设计悬臂梁试验系统,进行应变片悬臂梁标定试验,结果表明实验测试数据与理论数据吻合性较高,证明此试验系统测试的可行性。设计转弯段输送带应力测试系统和测试流程,搭建测试试验台,用应变片测试并对实验数据进行分析和整理,最后将测试结果与仿真结果进行对比。得出实验应力值大于仿真值,其应力变化趋势与仿真结果基本一致,结果表明用应变片测试输送带转弯段应力具有可行性,对输送带的设计具有指导作用。

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