带式输送机动力学及其计算机仿真.ppt

带式输送机动力学及其计算机仿真,蓝天CAD论坛-CNCAD.NET东北大学机械工程与自动化学院机械电子工程研究所,宋伟刚教授,带式输送机动力学及其计算机仿真,1带式输送机动态问题研究的发展概况2带式输送机动力学模型3启动过程的“S”曲线4带式输送机动态过程5动态分析方法解决的工程问题6结论,标准带式输送机设计方法的问题,德国DIN22101、国际标准ISO5048、美国CEMA、Goodyear、Goodrich、中国DTII偏于保守，大运行阻力系数、高输送带安全系数在工业实践中出现了标准设计方法无法预测的问题设备的投资费用过高启动和停机过程出现的输送带的张力过大或过小拉紧装置的位移设计的不准确驱动装置、制动装置和拉紧装置设计的不合理,1带式输送机动态问题研究的概况,20世纪60年代前苏联的ПАНКРАТОВ和ДМИТРИЕВ等在简化的力学模型上进行解析求解德国的汉诺威工业大学的Vierling、Oehmen、Funke以行波理论为基础的动态分析方法澳大利亚的Harrsion，美国的Nordell，波兰的T.W.Zur，以及南非，加拿大、荷兰、韩国等有限元法,国内带式输送机动态问题研究的概况,黄松元、刘克勋，研究输送带动态特性、对输送带启动过程仿真李玉谨，采用解析方法刘训涛，研究断带过程的动力学问题侯友夫等,带式输送机自动张紧技术李光布，研究拉紧过程与动力学问题主要方法Matlab、ADAMS,粘弹性体输送带进行动力学分析的主要方法,解析法解析法的特点是可以直接通过解析解对输送机各参数的影响进行分析，但是对于复杂的偏微分方程无法通过解析法求解，只能在经过较大的简化后求出解析解，因而这种方法一般不能对输送机系统进行定量分析，特别是线路复杂的输送机解析法有波动方法、伽辽金方法和分离变量法等；数值解法数值解法虽然不能显式地表达方程中各参数的影响，但是可以通过图形显示技术分析系统中各参数的影响，同时数值解法这一有效的数学工具可以处理复杂的输送机系统动态过程问题数值解法所采用的方法都是基于有限元方法进行的。Funke采用的是以行波理论为基础的有限元方法,2带式输送机的动力学模型,带式输送机连续模型完整的动力学方程几乎无法解析求解只能对简化的方程进行求解，因而在实际中大都采用数值求解一般采用的数值求解方法是将输送机连续模型的动力学方程采用差分方法得到输送机离散动力学方程作法是将输送机划分为有限个单元得到其离散模型。,单元划分,,重锤的拉紧位移,,,运行阻力,与运行方向有关的部分摩擦产生与速度有关部分与速度无关部分与运行方向无关部分重力产生输送带初张力,驱动装置,按固有特性启动鼠笼电机串限矩耦合器按时序特性启动直流电机，绕线电机串电阻启动按时间过程控制驱动力无反馈系统按控制速度启动CST,离散模型的动力学方程,非线性时变系统一维存储技术稳定数值解法,,3启动过程的“S”曲线,,,,,,组合摆线,,,,,,组合抛物线,,,,,,组合梯形,,4带式输送机动态过程,1启动过程限矩型液力耦合器串鼠笼电机的带式输送机系统输送机长度4602m，带速4.0m/s，设计输送量2220m3/h，带宽1.2m主电动机型号Y450-46-6；减速器型号ZLY500液力偶合器TVA866；充油量55输送带规格ST2000拉紧装置重锤型式双重锤，拉紧力200kN，行程5m；电动铰车拉紧力320kN，行程9m,,,,计算的驱动装置的输出力曲线,,计算的输送带头，尾速度曲线,,计算的输送带头，尾张力曲线,,计算的空载起动重锤位移曲线,,计算的空载起动重锤速度曲线,,,2停机过程,,,,,,动态分析设定的驱动力输入,,,3控制启动线路与载荷状态,,,,,,,,输送带折叠,,,5动态分析方法解决的工程问题,1给出输送机各主要部件的受力状况，对各零部件进行强度设计；2提供合理的驱动装置、启制动过程的驱动力和制动力的控制要求；3提供合理的驱动装置、拉紧装置、制动装置的布置位置；4为输送机的拉紧装置设计提供设计参数，包括拉紧装置的速度、行程，进而可以设计拉紧装置的驱动功率；5检验初步设计结果的合理性，通过分析结果对初步设计进行改进,1拉紧装置的设计,静态设计无法给出拉紧装置在启动、制动工况下的拉紧装置的运动拉紧装置的位置设计是否需要增大驱动装置的惯量研究表明增大驱动装置的惯量通常是在驱动装置上增加飞轮就可以明显的减小拉紧装置的移动。,2避免过低的张力,当按逐点计算方法计算出稳态工作时各点的张力满足输送带的挠度条件和驱动滚筒上输送带满足驱动力传递条件后，好像就没有问题了通过动态分析发现了这一问题，增设了一套拉紧装置，用以降低停车过程中后部输送带的速度，以达到避免4区域的张力减小和叠带问题。,3改善输送机的启动性能降低输送带的安全系数,动态分析结果表明启动过程中输送机所需要的启动并不是静态计算中的静阻力加上惯性阻力已经在工程应用中采用了相对静张力的低于6.7的安全系数,6结论,1带式输送机的动态分析方法是现代带式输送机设计的重要手段，它不仅在设计长距离、大运量带式输送机中起到不可替代的作用，对于中等长度10002000m，短距离特殊布置方式的带式输送机系统也是非常重要的；2动态分析方法可以为带式输送机的标准设计方法提供必要的技术支持，从而保证所设计出的带是输送机系统具有优良的技术性能可靠的运转；3动态分析的结果对拉紧装置的设计非常重要，只有在进行动态分析后才能保证拉紧装置的安全工作；,4对于特殊布置形式的带式输送机系统必须采动态分析方法进行分析，以避免输送带张力过小或过大的问题发生，特别地应通过带式输送机的分析后对其驱动装置、拉紧装置、制动装置的布置和参数给出合理的设计；5采用动态分析方法对输送机系统的驱动输入进行设计，可以大幅度地减小输送机动态过程中的动载荷，从而达到降低输送机的静安全系数动安全系数仍满足标准的规定。,结论,