带式输送机及其自动拉紧装置的仿真分析研究

摘要

拉紧装置作为现代大型带式输送机的关键部件，其发展过程是一个随着带式输送机的演进不断完善发展的过程。随着带式输送机长距化、大型化、高速化的发展，为其配备的拉紧装置也从无到有，经历了重锤式、游动小车式、智能拉紧式的发展。现代大型带式输送机设计对拉紧装置的实时响应能力提出了新的更高的要求。
　　 本文分析了带式输送机工作的各种工况，对拉紧装置的设计要求做了对比分析，同时研究各种模型下输送带的振动方程，以本文的仿真原型为例建立了输送带的横向振动方程，并建立了冲击载荷作用下ZJ-120/45D变频调速自动拉紧装置的传递函数。通过对带式输送机及其自动拉紧装置的机械系统、液压系统的AMEsim软件仿真建模，以输送带为研究对象分析带式输送机的动态特性曲线，以游动小车为对象分析拉紧装置的各种动态性能，得出如下结论:
　　 输送带张力在输送机启动过程中逐渐增大，在这个过程中拉紧装置为输送机提供的张紧力也在逐步增大。对水平布置的输送机来说，张力在80-90s之间出现一次波动，而对于U形布置的输送机来说，会在35s、59s、81s的时候出现几次较大波动，同时在81-150s之间一直有张力波动存在。输送机布置形式对输送机及其拉紧装置的影响很大。
　　 短距输送机输送带内的速度波动比长距输送机内的速度波动要大的多。机尾速度波动出现在机尾开始运动以后，并且在长距输送机内这个波动大概持续60s，而在短距输送机内可以持续约100s左右。
　　 较长输送机拉紧装置游动小车的最大移动速度为0.07m/s，较短输送机游动小车的最大速度为0.05m/s。长输送机在65s左右游动小车出现倒行现象，这时速度曲线有一个很明显的波动，而后游动小车缓慢前移，直到300s后输送机稳定运行，游动小车速度为零。短输送机游动小车，从30s开始到90s会出现三次明显的往复运动，在这个阶段速度也一直存在正负波动，而在输送机稳定运行后游动小车速度趋于零。
　　 在冲击载荷作用下，输送机游动小车的速度和位移曲线会出现明显的波动，且短距轻载输送机的波动效应比长距重载输送机的明显。本文中，长输送机的拉紧装置的位移在10s的时间内快速变化，张紧力出现一个大约为正常运行张力2倍的冲击张力。短输送机拉紧装置的张紧力同样出现波动，且其波动比长距输送机更加剧烈，在大概5s的时间内位移张力急剧变化，出现的冲击张力约为正常张力的3倍左右。
　　 分析表明，带式输送机变频调速自动拉紧装置在保证输送机正常起制动及停车时所需的张力外，还能实时响应输送机运行中的各种应力变化，对冲击载荷也有一定的卸荷作用。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 概述

1．2 拉紧装置发展演进历程

1．3 拉紧装置的研究动态

1．3．1 国外研究现状

1．3．2 国内研究现状

1．4 选题的目的与意义

1．5 本课题的研究内容

第二章 输送机及拉紧装置设计要求

2．1 带式输送机的设计要求

2．1．1 输送机系统设计要求

2．1．2 设计依据

2．2 拉紧装置基本要求

2．2．1 拉紧装置简介

2．2．2 拉紧装置设计要求

2．2．3 输送带模型分析

2．3 带式输送机拉紧装置张紧理论

第三章 振动理论及应力波转播理论

3．1 带式输送机中振动及应力波产生机理

3．2 纵向振动分析

3．2．1 输送带模型分析

3．2．2 动力学及振动方程的建立

3．3 横向振动分析

3．3．1 微元段受力分析

3．3．2 平衡方程及横向振动方程

第四章 拉紧装置系统及仿真建模

4．1 拉紧装置简介

4．2 拉紧装置控制策略

4．2．1 控制系统传递函数图

4．2．2 反馈系统传递函数框图

4．2．3 机械系统及拉紧装置的传递函数

4．3 游动小车数学模型

4．4 动力学方程的建立

第五章 拉紧装置仿真分析

5．1 动态分析的目的

5．2 分析软件简介及仿真模型的建立

5．2．1 概述

5．2．2 AMEsim软件简介

5．3 AMEsim软件仿真模型的建立

5．3．1 输送带单元划分假设

5．3．2 仿真模型参数确定

5．3．3 仿真模型的建立与运行

5．4 仿真结果接分析

5．4．1 长输送机仿真分析

5．4．2 短输送机仿真分析

5．4．3 对比分析

第六章 结论展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文