文献综述-中英文文献翻译-驱动轮输送带的牵引力与滑动的比较

外 文 原 文 ：译文： 驱动轮输送带的牵引力与滑动的比较 特 技术 大学 ,传 送技 术和 物流 管理 ， 263特 ， 荷兰 接收于 205年 7月 13日 ； 在 校接 收于 205年 12月 15日 ； 被 承认 于 206年 1月 2日 ， 网 上发布 于 206年 3月 2日摘要： 本文提出了用于水平带式输送机的现有模型的扩展 ,描述有弯曲表面的输送带的驱动轮的牵引力和滑动之间的关系 。 模型包括以麦克斯韦元件形式运行表面的具有黏弹性的橡胶 。 应用正确的要素之后 ， 主要是解决彼此相连各元素 （ 原来没有建模的 ） 之间的交互作用 ,实验的结果表明模型能够很好地匹配 ， 则带速在一定的速度范围内对牵引力有小的作用。 2006键词 :旋转关系；牵引力；粘弹性；麦克斯韦模型； 带式输送带； 弯曲带表面 在输送系统的首部或尾部都会有一个缠有皮带的动力滑轮的驱动装置 ， 如图 1所示 。 这表明输送带系统的驱动结构中有单一的或是双重的驱动装置 。 但是 ， 当需要两个以上的驱动配置时 ， 问题就会出现。由于驱动轮不能放置在沿运输带的绳缆任意位置，不影响矿石的滚落 ， 不能充分利用分散动力系统的优点。 在多种复杂的驱动系统中，可选择性的驱动方法可以提供更大的布局柔性 ，还 能 增 强 直 接 作 用 在 皮 带 表 面 的 驱 动 轮 性 能 ， 产 生 所 需 的 牵 引 力 。 例 如 在简称 E ， 都会有一些带有装在输出轴上驱动轮的马达形 成 一 对 驱 动 力 ， 实 际 上 可 以 放 在 沿 皮 带 的 任 意 位 置 。 也 提 议 使 传 统 的驱动带底部变硬来弄平传送带 ， 它可以用一对驱动轮带动起来 。 在传送带沿线任意 位 置 设 立 驱 动 装 置 的 自 由 度 可 以 使 系 统 设 计 者 们 有 机 会 在 部 分 组 件 出 现 故 障时，通过平衡已安装的驱动力来控制皮带上的张力。这就是降低张力的关键 ， 可以用同样轻型的皮带构造从而忽略传送带的长度 。 这将会降低成本 ， 增强结构的柔性，也使组件的标准化成为可能。对于常规的驱动带和驱动轮 ， 如在 E 产生的牵引力是由皮带与滑轮或驱动轮表面接触力和摩擦系数决定的 。 但是 ， 随着驱动轮的外形使得磨擦不完全来自于皮带的张力，而是源自皮带与其运送矿石的重量和压缩轴产生的力 。在常规的传送带中 ， 由于驱动滑轮欧拉公式 2的不同 ， 常用来决定最大可转移的有效牵引力 ， 而不能用于一个传送驱动轮输送机 。 所以 ， 一个新的模型需要明确表述，考虑材料、皮带的几何性质和驱动。图 1本文提出的就是一个像 E 描述了牵引与传送带驱动轮中滚动接触补片的滑动之间的关系 。 模型包括橡胶的黏弹性 ， 作为一个 与过去常用在 系统中的弹性方法相比较 。 模型都与试验结果相比较 。牵 引 关系是有作用的，因为牵引和滑动与正常的摩擦力相结合，极大影响皮带表面的磨损率。在寿命内，为了防止带损坏，设定允许的最大限度磨损率 ，这可导致降低最大可转移的牵引。 研 究 者 都 用 来 量 化 滚 筒 在 富 有 粘 弹 性 表 面 滚 动 的 能 量 消耗 3 5，与输送带穿过托辊相比。当皮带通过托辊时，橡胶表面迅速伸缩 。 因为橡胶表面材料经常会产生粘弹性 ， 从而导致压力的不对称分配 ， 也就是产生了阻力 。 通过实现粘弹性来推测阻力 ， 其中一种比较特殊 ， 由 描述 ， 以 彼此没有相互作用 。 因为在相互作用的组件之间的剪力无法测算可以忽略不计 ， 从而使计算变得简单 。 尽管简化的结果可以表明输送带的 运 行 能 够 产 生 令 人 满 意 的 效 果 。 所 以 ， 参 数 同 础 结合将会提供一个研究分析传送带驱动轮牵引力与滑动力关系的起点。为 了 在 E 更 详 细 描 述 出 驱 动 轮 对 牵 引 力 的 影 响 ， 模 型 提 供 了 两 种途径 。 首先 ， 其次 ， 一个毛刷模型也用于描述汽车轮胎 4的橡胶轮胎面的作用也常来用来计算驱动轮与皮带之间由于滑动而产生的剪力。 这三个参数 都是由系列中的单个的 满足传统的输送带要求 ， 因为在托辊与输送带之间可以描述为一系列的接触 ， 由于持续 的 接 触 长 度 覆 盖 了 接 触 区 域 使 模 型 只 能 通 过 单 一 激 振 频 率 配 合 ， 使 调 整 单 个 但是 ， 在 E 弯曲的运行表面 ， 有一个椭圆的接触区域 。 基于在椭圆片中不同的接触长度 ， 模型只好以一定范围的频率配合 。 图 2即描述了模型是怎样演示皮带穿过托辊或驱动轮变化的过程 。 一 个 以 角 速 度 运 转 的 刚 性 滚 筒 施 加 到 以 皮 带 速 度 为 的 弯 曲 的 黏 弹性表面上，形成了椭圆的接触区域。在激振范围内 ， 为配合以橡胶的粘弹性的模型 ， 产生了附加的 一 系 列 近 似 黏 弹 性 的 特 性 ， 每 个 包 括 以 以 硬 度 为 簧 的 弹 力度和一个减幅系数为 如图 3所示 。 理想的模型应该有无限多的元素组 成 ， 但 是 ， 由 于 实 际 情 况 与 计 算 的 原 因 ， 理 想 状 况 通 过 一 定 数 量 的 要 素 到 2 图 3 要 素 需 要 通 过 调 整 来 适 应 在 测 量 振 荡 试 验 中 的 带 的 黏 弹 性 的复杂弹性模量 ， 材料承受正弦交变应力和应变 8， 9的情况下 。 图 4表明橡胶用于 E 的 作 用 下 的 实 验 结 果 。 这 些 实 验 结 果 有 代 表 性 地 表 达 了 如 存 储 能模量 E，损失模量 E和损失因素 时，提出了复杂的弹性模量和与其相关的内容如下： 一 定 数 量 的 用 在 模 型 中 的 m 依 赖 于 想 得 到 的 频 率 范 围 内 所 需复 杂弹性模量的精确度。以可能的输送带的输送速度为 0， 近似接触长度为 激振频率范围从 80到 50当要素的数量增加时 ， 精确度也随之增加。但是，有越多要素的模型也会变得越复杂，增加更多计算消耗的时间 ，搜索开始条件以配合程序难度增加时对优化路线很好的集中 。 此外 ， 由于执行最小二乘法 ， 要素的最大数量由实验测量数据所限制 ， 从而不可能有比数据节点更多的模型参数。 图 4表示当使用大量的不同 的 模型是怎样适应测 量 E 图形清楚地说明了有一个要素 （ 或是三个参数值 ） 的最简单模型产生不满意的在 010 之间近似值同改善的三个要素 （ 或七个参数值 ） 之间的区别 。有七参数的模型最终选为好的匹配，用于进一步的计算中。图 4弹 力属 性示 意图3正常的应力分布当在牵引极限内驱动轮施加了牵引力到传送带上 ， 粘性和滑动区域存在于接触平面 。 在 粘性 区由于 施加的 牵引 力 只有橡胶表面变形 ， 而在滑动区域 因为表面的摩擦极限已经达到 ， 橡胶表面也滑过轮的表面 。 为了 确定区 域的位置 ， 根据库伦德 涣 汤定理，再建模时加入摩擦。 () (), （ 11）式中 为 摩擦系数 。要 解 这 个 方 程 ,在 接 触 面 压 力 分 布 (x,y)应 首 先 确 定 ， 接 触 面 压 力 由 向的粘弹性表面的变形 定义 (见图 2)。 对于 这一计算 的 假设 为 剪应力不影响正常应力 的 分布 ，也由 使用。 如果接触 区域与 滚筒 曲面 和橡胶表面 (如 2相 比 很 小 ， 刚 刚 压 入 表 面 的 距 离 为 0Z， 然 后 接 触 面 的 变 形 可 以描述如下：（ 12）以 恒定皮带 的带速 =稳定状态下 ， 以厚度 形方程 （ 12） ( () ， 对于麦 克斯韦要素 的 微分方程可以 表示如下式 ：= （ 13）该 微分方程可 由设 定在 超前边缘 () 压 力等于零 或 (=0时 求解， 因为在第一个接触点 根本没 变形 出现。 求解方程揭示了在接触平面内 压力 () ( ) ( )220 1, 1i K ax = = + + 和（ 14）合力 布在整个接触 区域的应力分布的合力或式 ()()() =, . （ 15）计算。 尾缘的接触面位置 ()确定 可 设定 ()值 为零 。算的压力分布 和 测 得的 摩擦系数 ， 大部分资料 可以 确定 在 滑移带 内的剪应力由 公式 （ 11） 确定 。 下一个重要步骤 是 找出剪应力在整个接触面分布是粘带的剪应力计算 。 在 粘带 ， 接触表面无 无滑动 发生 。 然而 ， 牵引力 施加时 ， 在驱动 轮 子 的外径和皮带之间出现 表观 速差或蠕变 。 这个表观速率也称为蠕变速率 并 定义为： (16)式中 是驱动车轮 的 角速度 。蠕变 速 率与剪切角 有关， 由下列公式计算 : （ 17）为了在粘性区域 建立蠕变 速 率和剪应力分布 的 关系 ， 麦克斯韦模型 与刷子模型 相结合来描述剪切效应 。 如 图 5中刷子模型的描述 是接触区域 内带的具有 代表性的简化 。 它分为刚性 元素 铰 接 ， 并由放置在其基础上扭转 的 弹 簧 支撑 。 扭转弹簧的特性 也是基于 图 3种的弹簧元素 相似 。以 剪切模量 G， 剪应力 和剪切角 替换公式（ 1）、（ 2）和（ 6）中 的弹性模量 E，应力 应变 ， 分别导出了描述行为的 基础 元素 。 在稳态条件下 ,使用变形方程 （ 17） 的微分方程描述每个麦克斯韦剪切元素可以写成 ： = (18)为了获得黏弹性剪切参数 ， 必须指导进行 附加 的 振动试验 ， 在橡胶试 验中试样承 受 的 剪应力和 应变。 然而 ， 事实上 ， 由于没有结果 的 剪切试验 是可行的，剪切参数是来自正常应力试验和 在如 下列公式 帮助下转换得到：()+=1219)如果假定 粘性区域开始于 接触面 的先导边缘 ， 可以找到 微分方程 （ 18） 的解决方案，在 粘带 内 屈服剪应力 为：() () ()= += 0 (20)无论是 粘性区 和滑移 区的分布 现在可以 由 整合 计算 每个区 域 分开 计算的 剪应力 () ()()()() +=1)( , (21)其中代 t1(y)表 粘性区到 滑 动 区过渡线 。 它代表了那里边剪应力到达边界摩擦 ， 可以 求解： () (), 11 = (22) 即 在 相邻弹簧元 素 不包含剪切效 应，以 层的实际刚度 来 配合模型的刚度 。在这种 情况下 ,驱动车轮以及带间的 速度差 很 小 ， 尾缘滑移区变得微乎其微 。 由于在接触区域几乎没有滑移 ,发生速差或蠕变主要 由 由层刚度 决定。 相应蠕变 速 率的 极 限 ，由 约翰逊 3获得，用半空间近似 ， 是 ： =2 (23)式中 测 量 。正 应 力 触区域先导边缘 距离的函数 。 从 下 从 列公式 得出 ,用赫兹公式 ： ( )= (24) 与此方程正 应力 式 （ 23） 中消去 。 为了配合刚度的 刷子 模型 ,切线在开始 于 模型的牵引 力 曲线 与公式 （ 23） 描述的蠕变曲线 相 匹配 ，其可由下式计算（ 25）式中 和 23） -（ 25）合并消去，给出如下修正系数：模型的刚度由公式（ 26）中的系数测量的麦克斯韦参数补偿。 证模型 中驱动状态下， 进行实验测量牵引和滑 移 的实际关系 。试验过程中 ， 用 到 两个轮 子， 见图 一个轮 子由 钢 丝 制成 ， 代表驱动轮 ， 是由 电动马达驱动 ， 另一个 轮 子 均由 胶 带 覆 盖 ， 有 橡 胶层 ( )00= 硬 化在其上 ， 它 也是连接到电动机 上 ， 用作可调式刹车 系统 。 每个电机轴 上的 应变计测量产生 的 转矩 。 可调弹簧也可以用来 把 制动轮 放到 传动轮 ， 使 其 能够控制接触力 。 两 个 轮 子 的 直 径 选 成 相 等 的 ,当 作 用 力 相 反 时 ， 生 成 互 相 接 触 补 片 。 与 在 E 传动轮 ( 和带 之间 的 补片相比较。从每个 实验的 开 始 ， 接触力和驱动车轮的转速设定 成所需值。 为了弥补减少制动轮直径 的 橡胶层 的 压痕 ， 速度的制动轮调整仅低于同步 转 速 ， 直至制动力矩降低到零 。 从这个角度 考虑 ， 当 实测牵引力为零时 ， 牵引滑 移 曲线所造成的相继 降 低 将 导 致 制 动 车 轮 速 度 和 测 量 由 此 增 加 24% 28%。 同 时 它 也 显 示 了 曲 线 ，计算结果与实际给出的粘弹性模型 ,同时 用来形容牵引滑移关系的一个车轮驱动橡胶带 。 采用了一个类似半空间的做法形容约翰逊为线接触涉及完全弹性材料 ， 其中 结 果 为： = 11 和 21111= (25)结果表明 ,提出的 接触力 。 随着接触力的增加 ， 从模型低估了实际的 24% 28%。由于粘弹性 的影响 ，粘弹性牵引 ， 不同曲线计算 ， 如果以不同的速度 ， 结果经常 与 接触力速度范围从电子布的标准皮带速度 长到 以一个潜在的高速应用与皮带速度 。图 5图 6速 度分 析与 6建议这个 牵引跌幅在