带式输送机外文翻译

1、输送带的二维动态特性伊. 基. 劳德维加克斯，代尔夫特科技大学，荷兰1 概要本文将介绍一种新的皮带输送系统的有限元模型。该模型被开发成能用于模拟皮带在启动和停止时的纵向和横向动态响应。使工程师能在长距离陆路皮带输送系统的设计阶段应用该模型，例如，设计适当的皮带输送机曲线检测元件过早解除皮带张紧轮。这也能使张紧轮间距和凹槽轮廓的设计最优化，以确保无带运动的共振和确定纵向和横向带振动。应用反馈控制技术实现了启动和停止程序的优化设计，因而计算皮带的动态特性时可以选择最理想的皮带。2 导言荷兰一直以来被认为是一个运输和转运行业在经济中扮演重要角色的国家。特别是被称为欧洲的门户的鹿特丹港口，声称拥有世界

2、上最大的海港系统。除了数量庞大的集装箱，大量的散装货物也都是要通过这个港口的。并非所有这些物品的目的地都是在荷兰市场，许多要通往其他目的地的货物转运点都是在鹿特丹港口。有个很好的例子，典型的散装货物的转运-煤炭和铁矿石，很大一部分，其目的地是在德国市场。为了处理大量材料不同地方大范围的转运，使用了机械运输机，其中就包括带式输送机。长度最长带式输送系统架设在相对较小的国家-荷兰，因为它们是主要用于大量原材料的流动运输。最长的带式输送系统，其长度约为2公里长，它位于鹿特丹港口的一部分-马斯弗拉克特，它是用来从批发油库运输大量的煤炭到电力站。除了国内的工程项目，越来越多的荷兰工程顾问参与到国际中来开

3、发大型陆路皮带输送系统。代尔夫特科技大学是荷兰其中的一个科技大学，而机械工程学院的交通技术系就是研究在开发这些系统过程中遇到典型的难点。 输送带与散装固体物质之间的相互作用性能，带式输送机结构以及外界环境都会影响到该输送系统其预定要求达到的合适标准。有些相互作用造成了一些令人棘手的现象，因而便开始进入研究这些现象造成的实际问题 1 。这些问题的分类方法之一是，将其根本原因明显涉及到带式输送机的这些问题分为一类。非平稳移动皮带的瞬态应力减少和设计皮带输送机时规定空载运作引起的共振，是描述带式输送机的两个最重要的动态因素 2 。本文提出了一种能模拟程序启动和停止时皮带的纵向和横向响应以及稳定运行时

4、的运动的新的皮带输送系统有限元模型。模拟皮带输送系统的启动程序，这超出了本文讨论的结果范围，因此我们将展示一个比较有可行性的模式的例子。3 皮带输送系统的有限元模型如果用来驱动皮带输送系统的总电源，是用德国工业标准22101来计算设计的，然后带假设成一个不可拓展的机构。这意味在带启动和停止时施加在带上的压力，可从牛顿刚体动力学的理论中推导出来。带最大的延长可以用带应力计算出来的。这种通过确定皮带弹性反应的方式被称为准静态（设计）的方法。对于小型皮带输送系统，这就使得了一个带的设计和运行状态合格。然而，对于长距离皮带输送系统，这可能变成一个有缺陷的设计，导致维修费用高，缩短运输机零件的寿命和众所

5、周知的工作问题，如：机器的重量牵引位移过大带的过早崩裂，最主要地引起绞接头的破损 破坏托辊和造成皮带张紧轮的重大损害使皮带脱离皮带张紧轮，这可能导致散装原材料的溢出造成（液压动力的）驱动系统的损坏和失灵在许多研究人员开发出的模型中，皮带的弹性反应是被用来计算以确定这种现象引起的问题。在大多数模型中，包括皮带输送机的有限元模型，也是为了用来计算在皮带上阻力和压力的变化。皮带的全局弹性反应是由所有零件的弹性响应组成。这种有限元模型已经应用在计算机软件，它可以用在长距离皮带输送系统的设计阶段。这就是所谓的动态（设计）的方法。模拟结果验证表明，基于这种带模型的软件程序，预测（系统）启动和停止时带的弹性

6、反应是相当成功，例如见 3 和 4 。上述的有限元模型确定的只是皮带的纵向弹性反应。因此，他们不能准确地确定出：皮带的横向弹性反应往往是导致长距离皮带输送系统故障的原因，因此应当加以考虑。需要有56中提到的特殊模型，才能确定带的横向响应，但是要是考虑到特殊因素的（横向）响应，就能更方便地扩展现存的有限元模型。3.1 皮带一个典型的皮带输送机结构组成包括驱动滚筒，尾部托辊，一个垂直向上提升的带轮，一些托辊和一底盘如图1所示。这个结构为例来说明如何有限元模型的输送带被开发只有带的纵向弹性响应成为主体。图1 ：五限元综合模型 9 。非线性梁架（构架）元如果只有带的纵向变形是主要素，那么梁架元就可用于

7、模型的皮带弹性反应。梁架元组成部分有如图2所示的两个结点， P和Q ，四个位移参数确定部分载体X：图4 ：节点的精确位移和旋转的。图5 ：的弯曲变形的梁架元弯曲变形的参数可以定义为梁架元的组成载体（见图4 ） ：和如图5的变形结构图7 ：两个约束条件的梁架元有限元。这些变形参数可以假设成无限刚度的弹性。这意味着：如果模拟的是4 > 0的时候，那么带将脱离托辊，而描述带的有限元上的约束条件也将去除。3.3滚动阻力Fi是压痕滚动阻力的系数，FA是加速阻力系数，而FB是轴承阻力系数。这些组成系数由下面的9确定：FZ是带垂直方向上分布的负载和散装物料的负载的总和， H是带的覆盖厚度，D是托辊的直

8、径，Vb是带速，KN是带负荷的名义百分之比，T是环境温度，Mred是托辊的折算质量，B是带的宽度， U是带的纵向位移，MF是总的轴承阻力矩和RI是轴承内部半径。在计算滚动阻力中，皮带的动力性能及机械性能和皮带上覆盖的材料发挥着重要作用。这使得带的选择和带上覆盖材料，尽量减少由动力阻力引起的能源消耗。3.4带驱动系统在稳定性的带运动情况下，为了能够测定带式输送机驱动系统的旋转组件的影响，这个带式输送机的总模型必须是含有驱动系统模型。驱动系统的旋转元件，就像一个减速箱，参照了3.2节中所述的约束条件。带有减速比的减速箱，可以用带两个位移参数的减速元件来代替， p和q ，像一个刚体的（旋转）运动，因

9、此就剩下一个变形参数：要确定电式扭矩感应式电机，是否适应所谓的两轴式电动机。该相电压的矢量v可从（11）获得：FB是不同带的各自独立的频率范围，由于输送带长度方向上带张力变化。托辊的受迫振动频率，使托辊产生了一个偏心率等于：其中D是托辊的直径。为了设计一个在托辊间距中无支撑的共振，这受到以下条件限制：由线性微分方程（16）所取得的成果不过是只适用于小数值的速比。对于大数值的速比来说，如高速运输机或低的带张力，在（16）式中所有非线性条件就显得重要的。因此，数值模拟的运用，有限元模型的开发，都是为了确定带横向振动线性和非线性频率之间的比例范围。这些关系已被确定适合不同的数值的例如说一个功能凹陷的

10、比率。使用快速傅里叶技术将横向位移结果的转化为频谱。从这些频谱中获得的频率与公式（18）获得的频率相比，其产生了图8所显示的曲线。从这一数字可见，对小于0.3的来说，计算误差很小。对于大数值的计算误差达到10 以上。运用了皮带采用非线性梁架元的有限元模型，因此可以准确地确定大数值横向振动。对于小数值的横向振动的频率也可以用公式（18）准确地预测。然而，它不能分析，例如带凹陷和纵向波的传播之间的相互作用，或者同样可以看成有限元模型的脱离托辊的皮带。这决定带应力和横向振动频率之间的关系可以用于皮带张力监测系统。图8 ：由两个托辊支撑的带的横向振动线性和非线性频率之间的比例。4 实验验证为了使模拟的

11、结果能够得到验证，实验中使用了动态试验设备，如图9所示。图9 ：动态试验设施使用这试验设施能够确定的两个托辊的间距和卸荷扁带的横向振动，例如返程部分的。声音装置是用来测量皮带的位移。此外，还有在试验中为我们所知的张紧力，带速，电机转矩，托辊转子与托辊的距离。5 为例由于最具有成本效益带式输送机的操作条件中出现了宽度范围为0.6m- 1.2m 2 的各种皮带 ，可通过变换不同的带速改变带的输送能力，。然而在带速度被改变之前，应确定带和托辊之间的相互作用，以确保无支撑的带的共振。为了说明稳定移动的带的横向位移这一点，测量了两个托辊的间隔。带的总长度L是52.7m，托辊间距I是3.66m，静态凹陷的比例常