重型刮板输送机起动问题研究与无共振设计

摘要

目前，对于轻、中型刮板输送机，大部分采用机头机尾同时起动。对于重型刮板输送机，由于刮板链的货载和弹性变形都很大，如果再采用头尾同时起动，势必会造成头尾电机功率不平衡以及刮板链张力变大。采用头尾电机顺序起动，可以很好的解决电机功率不平衡的问题，该策略已经被某些单位使用。但是，如何确定起动顺序以及时间差，目前对该问题的理论研究不多。
　　 本文运用有限元法、在考虑了刮板链条粘弹性特性的基础上建立了刮板输送机非线性的动力学有限元模型及其方程，运用仿真软件MATLAB语言编制了输送机起动的仿真程序;通过控制头尾电机的转速，对重型刮板输送机系统进行了各种起动仿真，分析对比了各种起动方式下，刮板链的最大张力与头尾电机的输出功率平衡性问题，得出了顺序起动可以有效降低刮板链的最大张力和平衡头尾电机的输出功率的结论和数据。
　　 由于刮板输送机是通过链轮与链条的啮合来实现传动的，当链轮匀速转动时，链速呈现周期性的变化，导致输送机产生动载荷。该动载荷就是输送机产生振动的根源，如何避免共振越来越受关注，所以，刮板输送机的无共振设计就成为一个热点课题。
　　 本文从分析刮板输送机驱动系统的运动特性开始，继而确定出使系统产生振动的激振频率;再通过模态分析的理论，求出了系统处于四种工况下的固有频率。最后通过分析对比激振频率与固有频率的接近程度，可以预知输送机在某种工况下是否发生共振现象，如果发生，可以通过调节某些参数，以达到避免共振的目的;通过实例演示了该理论的方便性与正确性。
　　 本课题的完成将为重型刮板输送机，提供最简单最优化的起动策略，为头尾顺序起动提供理论依据;为重型刮板输送机的无共振设计提供了理论基础。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 刮板输送机的现状与发展趋势

1．2 选题的意义与国内外研究概况

1．2．1 选题的意义

1．2．2 国内外研究概况

1．3 本文的研究内容

1．4 本章小结

第二章 刮板输送机的静力学分析

2．1 输送能力

2．2 运行阻力

2．2．1 直线段阻力

2．2．2 曲线段阻力

2．3 刮板链张力计算

2．3．1 刮板输送机为双端驱动、等功率、向上运输

2．3．2 刮板输送机为双端驱动、等功率、向下运输

2．4 电动机功率

2．5 刮板链的强度验算

2．6 本章小结

第三章 刮板输送机系统的动力学模型

3．1 刮板输送机离散有限元模型

3．1．1 刮板输送机离散有限元模型的建立

3．1．2 刮板输送机离散单元参数确定

3．1．3 刮板输送机模型的方程确立

3．2 刮板输送机系统的状态方程、初始条件和边界条件的确定

3．2．1 系统的状态和状态空间模型

3．2．2 刮板输送机系统的状态方程、初始条件和边界条件

3．3 驱动系统的动力学模型

3．3．1 异步电机驱动系统

3．3．2 具有弹性联轴节的驱动系统

3．3．3 采用液力偶合器的驱动系统

3．4 本章小结

第四章 刮板输送机头尾可控顺序起动问题的仿真

4．1 刮板输送机系统仿真简介

4．1．1 系统仿真软件简介以及仿真算法

4．1．2 仿真内容

4．2 实例仿真

4．2．1 仿真参数的确定

4．2．2 实例—满载仿真

4．3 本章小结

第五章 刮板输送机系统的无共振设计

5．1 激振频率的确定

5．1．1 链传动运动分析

5．1．2 激振频率的确定

5．2 刮板输送机固有频率的确定

5．2．1 理论分析

5．2．2 实例仿真

5．2．3 结论

5．3 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢

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