远距离输送链条预紧张力对链传动运行速度均匀性的影响

摘要

作为最有效率的能量传递方式之一，链传动具有独特的适合于远距离传递动力和输送物料的功能，被广泛地应用于冶金和机械等行业的生产设备或生产线上。近年来运输机械制造行业采用新理论、新结构和新工艺后，其产品性能水平和科技含量明显提高，然而远距离输送链传动系统的类似于振动、噪声和磨损等问题一直是研究的难点，计算机能力的提高使其研究正在不断深入。
　　链条载荷作为链传动动力学等分析的激励，是进行后续分析的基础，在建立输送链条受力模型和啮合过程模型的基础上，采用逐点分析法，对每链段的张力进行计算，得出链条节距与节圆半径和驱动力之间的关系。说明了链条磨损引起的节距伸长使静载荷增大，产生附加的冲击载荷，同时使动载荷产生附加增量。而且，链节较多的远距离输送链传动系统受到节距伸长的影响更甚。
　　针对远距离输送链的振动特性，建立了链传动系统的有限集中质量分布的多自由度的弹簧-阻尼离散系统，同时考虑链节滚子的滚动和滑动状态，以合理的弦式函数表达驱动力激励，用牛顿力学建立滚子的动力学微分方程，求解得出链节速度和加速度的变化方程。分析得出链传动的驱动张力的最大值越小，链条的阻尼越大，链条运行越平稳，同时从驱动力变化频率和链传动系统固有频率之间的公式化关系解释了链传动发生爬行现象的条件。
　　基于应用于远距离输送的滚子链传动系统的磨损问题，采用Kelvin-Voigt模型建立了一个两自由度的磨损模型，针对磨损销轴和套筒之间的水平方向的运行速度均匀性，对其不接触状态和接触状态分别进行分析，同时考虑接触状态的小阻尼振动状态和无阻尼振动状态，分别得出不接触状态和接触状态的动力学微分方程，通过降低速度变化幅值，求解得出合理的最大张力值。
　　论文初步探讨了远距离输送链传动系统的磨损影响、振动特性及磨损与张力间的影响关系，得出链传动合理张力值。通过RecurDyn的多体动力学技术，仿真验证了远距离输送链传动系统啮合冲击和速度及加速度波动的正确性，及其理论建立的磨损模型的合理性，得出调整输送链的预紧张力是减弱其振动的有效方式，为远距离输送链的平稳运行提供了理论依据。

目录

声明

摘要

插图索引

附表索引

第1章 绪论

1．1 课题提出背景及研究意义

1．1．1 输送链的发展与应用

1．1．2 课题的提出与研究意义

1．2 输送链的国内外研究状况综述

1．2．1 动力学分析

1．2．2 运动学分析

1．2．3 啮合冲击分析

1．2．4 振动分析

1．2．5 张力分析

1．2．6 研究状况综述

1．3 课题研究目的与内容

1．3．1 课题的研究目的

1．3．2 课题的研究内容

1．4 本章小结

第2章 远距离输送链受到的磨损影响

2．1 输送链系统概述

2．1．1 应用特点

2．1．2 输送链传动的一般形式

2．2 链条磨损理论

2．3 啮合磨损分析

2．4 静载荷磨损分析

2．4．1 逐点分析法概述

2．4．2 输送链的受力模型

2．4．3 静载荷计算

2．4．4 磨损影响

2．5 动载荷磨损分析

2．5．1 动载荷来源

2．5．2 动载荷计算

2．5．3 磨损影响

2．6 本章小结

第3章 远距离输送链的动态特性

3．1 远距离输送链的动力学分析概述

3．2 滚子链概述

3．3 输送链离散模型的建立

3．3．1 建模基本假设

3．3．2 建模

3．4 微分方程求解

3．5 输送链振动特性分析

3．6 本章小结

第4章 套筒滚子链传动的磨损模型

4．1 滚子链磨损特性分析概述

4．2 滚子链磨损分析

4．2．1 建模基本假设

4．2．2 物理建模

4．2．3 数学建模

4．3 微分方程求解

4．3．1 接触状态

4．3．2 不接触状态

4．4 滚子链的稳定性分析

4．4．1 接触状态

4．4．2 不接触状态

4．5 本章小结

第5章 远距离输送链的动态仿真

5．1 输送链动态仿真分析概述

5．2 计算多体动力学理论

5．2．1 相对运动学坐标

5．2．2 完全递归算法

5．3 RecurDyn概述

5．4 输送链系统虚拟模型的建立

5．4．1 仿真环境及模型参数

5．4．2 三维模型

5．5 驱动和负载的施加及约束副的建立

5．6 仿真结果

5．6．1 远距离输送链传动系统

5．6．2 磨损模型

5．7 本章小结

结论与展望

参考文献

致谢

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