基于虚拟样机技术的带式输送机动态特性研究与仿真

摘要

矿用带式输送机作为现代矿山最理想的输煤设备，正在不断向着大型化、长距离、高带速的方向发展，传统的根据静力学理论进行设计的带式输送机已经不能满足输送机的设计要求，而利用输送带的粘弹特性，结合刚柔混合多体动力学理论对带式输送机系统进行三维建模，研究其动态特性，并对具体参数进行优化的方法得到广泛应用，已经成为现代矿用大型输送机研究及设计的必然趋势。
　　本文通过选取适当的输送带粘弹特性模型，建立了输送机整机离散动力学模型，对其动力学方程进行了推导；之后研究了新一代刚柔混合动力学软件RecurDyn的优缺点及其建模理论，打好理论基础后，建立了合理的矿用带式输送机虚拟样机模型，并对模型进行了张力、应力等动力学研究并进行了验证；之后对芒来露天煤矿输送机起动阶段进行了优化设计，达到了对矿用带式输送机动态特性研究的目的。
　　本研究严格按照虚拟样机的设计路线进行。首先运用RecurDyn多体动力学软件提供的皮带模块及参数化建模方法结合通用带式输送机设计手册对输送机进行建模，并从运动学和动力学两个角度验证了模型的合理性。然后，对矿用带式输送机在起动过程中的张力分布进行了研究与仿真并与理论值进行对比，验证了仿真数据的准确性之后应用壳单元模拟输送带，得到输送带的环向应力及轴向应力分布并不均匀，都呈现出两端大中间小的分布规律。最后对芒来露天煤矿M212带式输送机进行建模，在最大张力点布置传感器，研究了几个参数对张力峰值的影响，研究表明采用S型曲线或者增加起动延时时间、加速时间对于改善输送带最大张力效果比较明显；而增加带速不仅会使输送带张力增大还会带来一些新的安全隐患。通过相应的研究为带式输送机的设计及改造提供了良好的解决方案。

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1 绪论

1.1 选题背景

1.2 带式输送机概述

1.3 高速长距离带式输送机的优点

1.4 带式输送机国内外研究动态

1.5 虚拟样机技术概述

1.6 本文研究的主要内容与技术路线

1.7 本章小结

2 带式输送机动力学理论及虚拟样机建模理论

2.1 输送带的动力学模型

2.2 虚拟样机建模理论

2.3 本章小结

3 矿用带式输送机虚拟样机的建立

3.1 模型的建立

3.2 矿用带式输送机模型的仿真验证

3.3 本章小结

4 矿用带式输送机动态特性研究

4.1 矿用带式输送机各点张力理论值的计算

4.2 矿用带式输送机各点张力仿真计算

4.3 仿真结果与理论值的对比验证

4.4 矿用带式输送机虚拟样机各点张力分布研究

4.5 矿用带式输送机有限元分析

4.6 本章小结

5 芒来露天煤矿带式输送机起动阶段优化设计

5.1 芒来露天煤矿M212带式输送机虚拟样机建模

5.2 不同起动曲线下M212带式输送机的动态特性研究

5.3 不同起动时间下M212带式输送机动态特性研究

5.4 不同起动速度下M212带式输送机动态特性研究

5.5 本章小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

在学研究成果

致谢