双滚筒永磁分别驱动带式输送机瞬态特性研究VIP

双滚筒永磁分别驱动带式输送机瞬态特性研究双滚筒永磁分别驱动带式输送机瞬态特性研究

摘要：随着现代工业的快速发展，输送机已经成为工业自动化生产过程中不可或缺的一部分。为了提高输送机在生产中的运行效率和稳定性，本文提出了一种基于双滚筒永磁分别驱动的带式输送机。通过对该带式输送机进行动力学建模和仿真分析，研究了其瞬态特性。在此基础上，探讨了双滚筒永磁分别驱动的带式输送机在实际工业生产中的应用前景和发展方向。本文的研究成果对于提高带式输送机的运行效率和稳定性，促进工业自动化生产的发展具有重要的意义。

关键词：双滚筒永磁驱动；带式输送机；动力学建模；瞬态特性；工业自动1.引言

带式输送机是现代工业生产过程中常用的物料输送设备之一。其具有结构简单、输送能力大、连续输送等优点，广泛应用于矿山、港口、建筑材料、化工等行业。然而，在实际应用中，带式输送机的运行效率和稳定性常常受到一些因素的影响，如负载变化、带松紧度、传动方式等。因此，提高带式输送机的运行效率和稳定性是目前需要解决的重要问题之一。

为了解决这一问题，本文提出了一种基于双滚筒永磁分别驱动的带式输送机。该输送机采用双滚筒永磁驱动方式，具有较高的功率密度和较低的噪音水平，同时能够实现带速和负载的独立控制。为了更好地了解该输送机的瞬态特性，本文对其进行了动力学建模和仿真分析。

2.双滚筒永磁分别驱动的带式输送机设计

2.1输送机参数设计

本文设计的双滚筒永磁分别驱动的带式输送机参数如下：

输送带宽度：B=800mm

输送带长度：L=10m

输送带速度：V=0~2m/s

双滚筒永磁电机额定功率：P=5kW

2.2输送机结构设计

本文设计的双滚筒永磁分别驱动的带式输送机结构如下图所示：

（图略）

输送带由输送机框架支撑，框架的两侧配有双滚筒永磁电机和传动装置，用于驱动输送带的运动。双滚筒永磁电机的转子采用面内式设计，转子两端各配有一个滚筒，通过轴承和机座支撑。输送带由动力滚筒和从动滚筒构成，动力滚筒通过减速机传动实现转动，从动滚筒直接与输送带相连。

3.动力学建模

基于拉格朗日动力学原理，本文建立了双滚筒永磁分别驱动的带式输送机的动力学模型。模型主要包括输送带、动力滚筒、从动滚筒、双滚筒永磁电机和传动系统五个部分，其中输送带为柔性体。

3.1系统动能和势能

系统的总动能和势能分别表示为：

$$T=\frac{1}{2}m_b\dot{y}^2+\frac{1}{2}m_{d}\dot{x}_d^2+\frac{1}{2}m_{jd}\dot{\theta}_d^2+\frac{1}{2}J_r\dot{\theta}_r^2$$

$$V=m_bgy+m_{d}g(x_d-y\sin{\beta})+m_{jd}g(j_x-y\cos{\theta}-x_d\sin{\beta})$$

其中，$m_b$为输送带的质量，$m_d$为动力滚筒和减速机的质量，$m_{jd}$为双滚筒永磁电机、从动滚筒和机座的质量，$J_r$为双滚筒永磁电机转子的转动惯量，$g$为重力加速度，$x_d$和$\theta_d$为动力滚筒的位置和角度，$\beta$为输送带与水平面夹角，$j_x$和$\theta$为双滚筒永磁电机的位置和角度。

3.2运动微分方程

系统的运动微分方程可以表示为：

$$(m_b+m_d+m_{jd})\ddot{y}+m_{jd}\ddot{x}_d\cos{\theta}-m_{jd}\dot{\theta}_d^2\sin{\theta}-m_{d}\dot{x}_d\dot{y}\cos{\beta}$$

$$=-\frac{\partialV}{\partialy}-f_f-f_b-f_d\cos{\beta}-f_{jd}\sin{\theta}$$

$$(\frac{J_r}{\eta_{em}^2}+m_{jd}r^2)\ddot{\theta}_r=m_{jd}rg\sin{\theta}-f_speed$$

$$(m_d+m_{jd})\ddot{x}_d+m_{jd}\ddot{y}\sin{\theta}+m_{jd}\dot{\theta}_d\dot{x}_d\cos{\theta}$$

$$+f_d\sin{\beta}+f_{jd}\cos{\theta}=f_{m}-f_{l}-f_{res}-f_{balance}$$

其中，$f_f$、$f_b$、$f_d$、$f_{jd}$分别表示输送带的摩擦力、轴承的摩擦力、动力滚筒的摩擦力和双滚筒永磁电机的摩擦力；$f_{m}$、$f_{l}$、$f_{res}$、$f_{balance}$分别表示电机的扭矩，负载的阻力，滚动阻力和重力平衡扭矩。

3.3控制策略设计

为了实现带速和负载的独立控制，本文采用了分别控制双滚筒永磁电机的方式。带速控制采用PID控制器实现，通过调节电机的控制电压来实现带速的调节。负载控制采用流量反馈控制器实现，通过调节双滚筒永磁电机的电磁力大小来实现负载的调节。

4.仿真分析

通过MATLAB/Simulink软件建立了双滚筒永磁分别驱动的带式输送机的仿真模型，并进行了仿真分析。仿真结果表明，该输送机具有较高的运行效率和稳定性，可以在工业生产过程中得到广泛的应用。

5.结论与展望

本文研究了基于双滚筒永磁分别驱动的带式输送机的瞬态特性，通过动力学建模和仿真分析，探讨了其在实际工业生产中的应用前景和发展方向。未来的研究可以进一步优化控制策略和系统结构，提高输送机的运行效率和稳定性5.1结论

本文提出了基于双滚筒永磁分别驱动的带式输送机的瞬态特性研究，在动力学建模和控制策略设计方面进行了深入探讨。通过MATLAB/Simulink软件建立的仿真模型验证了该输送机具有较高的运行效率和稳定性，适用于工业生产过程中的物料输送工作。同时，本文探讨了未来的研究方向和应用前景，为相关领域的研究人员提供了一定的参考价值。

5.2展望

在未来的研究中，可以考虑以下几个方面：

1.改善输送带的材质和结构，以提高输送带的使用寿命和稳定性；

2.优化双滚筒永磁电机的控制策略和驱动系统，提高系统的控制精度和响应速度；

3.探讨基于智能控制技术的带式输送机控制策略，提高系统的自适应性和鲁棒性；

4.研究带式输送机与其他设备的协同运行策略，提高生产线的整体效率和质量。

综上所述，双滚筒永磁分别驱动的带式输送机在工业生产中具有广泛的应用前景和发展空间，值得进一步深入研究和探讨5.3应用前景

随着工业自动化和智能化的不断深入，带式输送机作为重要的物料输送设备，将在工业生产中发挥越来越重要的作用。在未来的应用中，带式输送机将更加注重能耗、环保和智能化等方面的提升，以适应生产过程的不断变化和优化。具体而言，带式输送机的应用前景包括以下几个方面：

1.局部增加节能装置，如发动机变速器、高效的电机驱动技术、尽可能减小输送机的空载电流、对输送带中的物品进行快速检测等，以降低能耗和提升效率。

2.采用环保型输送带，如具备防尘、防水和防碎效果的耐磨输送带、可回收再生材料和环保型涂层的输送带，以提高物料输送的安全性和环保性。

3.引入智能化控制系统，采用模糊控制、神经网络等方法进行控制，以提高输送机自身的智能化程度，适应生产过程的不断变化和优化。

4.根据生产要求设计定制化的输送机系统，例如特种输送机、定制输送机等等，以尽可能满足客户的生产需求。

5.在空间上实现更加个性化的设计，例如垂直输送机、弯曲输送机等，以适应不同的生产场景。

总之，带式输送机将伴随着人类的工业生产，为现代化的工业生产提供更加高效、智能和环保的物料输送设备，其应用前景十