1730_帶式輸送機(jī)的機(jī)械傳動(dòng)裝置
1730_帶式輸送機(jī)的機(jī)械傳動(dòng)裝置,輸送,機(jī)械傳動(dòng),裝置
輸送帶的二維動(dòng)態(tài)特性3.1.1 非線(xiàn)性梁架(構(gòu)架)元如果只有帶的縱向變形是主要素,那么梁架元就可用于模型的皮帶彈性反應(yīng)。梁架元組成部分有如圖 2 所示的兩個(gè)結(jié)點(diǎn), P 和 Q ,四個(gè)位移參數(shù)確定部分載體 X:xT = [up vp uq vq] (1)對(duì)平面運(yùn)動(dòng)的梁架元有三個(gè)獨(dú)立的剛體運(yùn)動(dòng),因此(這公式)仍然是描述一個(gè)變形的參數(shù)。圖 2 :梁架元的精確位移梁架元軸的長(zhǎng)度變化, [ 7 ] :ds2 - ds2oε1 = D1(x) = ∫1 o2ds2odξ (2)DSO 是限元未變形的長(zhǎng)度,DS 是限元變形的長(zhǎng)度,ξ 是沿著有限元軸的無(wú)量綱長(zhǎng)度。圖 3 :張帶的靜態(tài)凹陷雖然帶呈彎曲狀態(tài),但梁架元并沒(méi)有變形,這可能考慮到帶小數(shù)值凹陷的靜態(tài)影響。靜態(tài)帶凹陷的比率是有定義的(見(jiàn)圖 3 ) :K1 = δ/1 = q1/8T (3)其中 q 是暴露在外面帶和散裝物料的重量在豎直方向上分布的荷載, 1 是帶輪間距,而 T 是帶的張力。 ,帶凹陷的縱向變形影響取決于[ 7 ] :εs = 8/3 K2s (4)產(chǎn)生了非線(xiàn)性梁架元總的縱向變形。3.1.2 梁架元圖 4 :節(jié)點(diǎn)的精確位移和旋轉(zhuǎn)的梁架元。如果帶的橫向位移是主要因素,那么梁架元就可以用來(lái)模擬皮帶。同樣對(duì)于擁有六個(gè)位移參數(shù)的梁架元的平面運(yùn)動(dòng)來(lái)說(shuō),相當(dāng)于三個(gè)獨(dú)立的剛體運(yùn)動(dòng)。因此就剩下三個(gè)變形參數(shù)是:縱向變形參數(shù) ε1 ,兩個(gè)彎曲變形參數(shù) ε2 和ε3 。圖 5 :梁架元的彎曲變形的梁架元彎曲變形的參數(shù)可以定義為梁架元的組成載體(見(jiàn)圖 4 ) :xT = [up vp μp uq vq μq] (5)和如圖 5 的變形結(jié)構(gòu)ε2 = D2(x) e2p1pq = 1o-eq21pqε3 = D3(x) = 1o(6)3.2 繞過(guò)托輥及帶輪的帶運(yùn)動(dòng)當(dāng)繞過(guò)托輥或帶輪的時(shí)候,帶運(yùn)動(dòng)是受到約束的。為了說(shuō)明(弄清楚)這些制約因素,影響制約因素(邊界)的條件都必須添加到用來(lái)代模擬帶的有限元中來(lái)。這可以通過(guò)使用多體動(dòng)力學(xué)進(jìn)行描述。多體機(jī)置動(dòng)力學(xué)的經(jīng)典描述,建立起由若干約束條件連接起來(lái)的剛體或剛性鏈接。在(變形)輸送帶的有限元描述里,帶被分離成多個(gè)有限元,有限元之間的聯(lián)系是可變形的。有限元是由節(jié)點(diǎn)連接的,因此分配了位移參數(shù)。要確定帶的運(yùn)動(dòng),排除了剛體模型的變形模式。如果一個(gè)帶繞過(guò)托輥, ,決定托輥上帶的位置(如見(jiàn)圖 6)的帶長(zhǎng)度為ξ,被添加到組件矢量,如:式(6) ,因此產(chǎn)生了 7 個(gè)位移矢量參數(shù)。圖 6 :由托輥支撐的帶梁架元有兩個(gè)獨(dú)立的剛體運(yùn)動(dòng),因此依然有五個(gè)變形參數(shù)存在。其中已經(jīng)在 3.1 中給出了 ε1 , ε2 和 ε3 ,確定了帶的變形。剩下 ε4 和 ε5 ,確定帶和托輥之間的相互作用,見(jiàn)圖 7 。圖 7 :兩個(gè)約束條件的梁架元有限元。這些變形參數(shù)可以假設(shè)成無(wú)限剛度的彈性。這意味著:ε4 = D4(x) = (rξ + u ξ)e2 - rid.e2 = 0 ε5 = D5(x) = (r ξ + uξ)e1 - rid.e1 = 0 (7)如果模擬的是 ε4 > 0 的時(shí)候,那么帶將脫離托輥,而描述帶的有限元上的約束條件也將去除。3.3 滾動(dòng)阻力為了使一種模型能應(yīng)用于帶式輸送機(jī)有限元模型的滾動(dòng)阻力,已經(jīng)制定了一種計(jì)算滾動(dòng)阻力的近似公式, [ 8 ] 。帶運(yùn)動(dòng)中,暴露在帶外面的總滾動(dòng)阻力的組成部分,這三部分是耗能的主要部分,可以區(qū)分為包括:壓痕滾動(dòng)阻力,托輥的慣性(加速滾動(dòng)阻力)和軸承滾動(dòng)阻力(軸承阻力) 。確定滾動(dòng)阻力因素的參數(shù)包括直徑和托輥的材料,以及各種帶參數(shù),如速度,寬度,材料,緊張狀態(tài),環(huán)境溫度,帶橫向負(fù)荷,托輥間距和槽角??倽L動(dòng)阻力的因素,可以表示成總滾動(dòng)阻力和帶垂直負(fù)荷之間的比例,定義為:ft = fi + fa + fb (8)Fi 是壓痕滾動(dòng)阻力的系數(shù),F(xiàn)A 是加速阻力系數(shù),而 FB 是軸承阻力系數(shù)。這些組成系數(shù)由下面的[9]確定:Fi = CFznzh nhD-nD VbnvK-nk NTnTMred ?2ufa =Fzb ?t2Mf fb =Fzbri(9)FZ 是帶垂直方向上分布的負(fù)載和散裝物料的負(fù)載的總和, H 是帶的覆蓋厚度,D 是托輥的直徑,Vb 是帶速,KN 是帶負(fù)荷的名義百分之比,T 是環(huán)境溫度,Mred 是托輥的折算質(zhì)量,B 是帶的寬度, U 是帶的縱向位移,MF 是總的軸承阻力矩和 RI 是軸承內(nèi)部半徑。在計(jì)算滾動(dòng)阻力中,皮帶的動(dòng)力性能及機(jī)械性能和皮帶上覆蓋的材料發(fā)揮著重要作用。這使得帶的選擇和帶上覆蓋材料,盡量減少由動(dòng)力阻力引起的能源消耗。3.4 帶驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在穩(wěn)定性的帶運(yùn)動(dòng)情況下,為了能夠測(cè)定帶式輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)組件的影響,這個(gè)帶式輸送機(jī)的總模型必須是含有驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)模型。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)元件,就像一個(gè)減速箱,參照了 3.2 節(jié)中所述的約束條件。帶有減速比的減速箱,可以用帶兩個(gè)位移參數(shù)的減速元件來(lái)代替, μp 和 μq ,像一個(gè)剛體的(旋轉(zhuǎn))運(yùn)動(dòng),因此就剩下一個(gè)變形參數(shù):εred = Dred(x) = iμp + μq = 0 (10)要確定電式扭矩感應(yīng)式電機(jī),是否適應(yīng)所謂的兩軸式電動(dòng)機(jī)。該相電壓的矢量v 可從(11)獲得:v = Ri + ωsGi + L ?i/? t (11)在(11)式中 I 是相電流矢量,R 是模型的相電阻, c 是模型的相電感抗,L 是模型的相感系數(shù)而 ωs 是電機(jī)轉(zhuǎn)子的角速度。電磁轉(zhuǎn)矩等于:Tc = iTGi (12)電機(jī)模型和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)機(jī)械組件是由驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程聯(lián)系著的:?2?j??kTi = Iij?t2+ Cik?tKil? (13)其中 T 是扭矩矢量,I 是模型的慣量,C 是模型的阻尼,K 是矩陣剛度和 ?是電機(jī)旋轉(zhuǎn)軸的角速度。 模擬啟動(dòng)或停止程序控制反饋的程序可以添加到帶式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)模型中,用來(lái)控制驅(qū)動(dòng)扭矩。3.5 運(yùn)動(dòng)方程整個(gè)帶式輸送機(jī)模型的運(yùn)動(dòng)方程可以得出潛在功率的原則, [ 7 ] :fk - Mkl ?2x1 / ?t2 = σ1Dik (14)其中 F 是阻力矢量,M 是模型的質(zhì)量而 σ 是拉格朗日乘數(shù)的矢量,可能解釋為雙重壓力矢量 to 張力矢量 ε 。為了解決帶有 X 這一組方程,方程一體化是必要的。但是一體化的結(jié)果,必須確保滿(mǎn)足約束條件。如果(8)式中應(yīng)變?yōu)榱悖敲幢仨毤m正一體化結(jié)果,如見(jiàn)[ 7 ] ??梢允褂媚P偷姆答佭x擇,例如限制提升物質(zhì)垂直方向上的運(yùn)動(dòng)。這種違逆動(dòng)力學(xué)的問(wèn)題可以用下面公式表示。鑒于帶模型及其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的提升運(yùn)動(dòng)眾所周知,根據(jù)系統(tǒng)自由度和它的比例(速度)可以確定其他元件的運(yùn)動(dòng)。它超出了本文所討論關(guān)于此項(xiàng)的所有細(xì)節(jié)范圍。3.6 實(shí)例為了在長(zhǎng)距離帶式輸送機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段能夠正確設(shè)計(jì),應(yīng)用了有限元法。例如帶強(qiáng)度的選擇,可以減少的盡量減少,使用模型模擬的結(jié)果確定傳送帶的最大張力。以有限元模型的功能作為例子,應(yīng)該考慮到在兩個(gè)托輥位置范圍之間穩(wěn)定移動(dòng)帶的橫向振動(dòng)。在運(yùn)輸機(jī)的設(shè)計(jì)階段這必須被確定,才得以確??諑У墓舱?。 對(duì)于皮帶輸送機(jī)的設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō),托輥和移動(dòng)帶間相互作用影響是很重要的。托輥的及帶輪的幾何不完善性,導(dǎo)致帶脫離托輥和帶輪能支撐的位置,在帶和支撐帶輪之間產(chǎn)生一種橫向振動(dòng)。這對(duì)帶施加了一部分的交互軸向應(yīng)力。如果這部分力是比皮帶的預(yù)應(yīng)力小,那么帶將在它的固有頻率中振動(dòng),否則帶將被迫振動(dòng)。皮帶是會(huì)受迫振動(dòng)的,例如受托輥的偏心率影響。在輸送帶返程中,這種振動(dòng)特別值得注意。由于受迫振動(dòng)的頻率取決于帶輪和托輥的角速度,因此對(duì)于帶的速度,確定在帶輪和托輥之間,帶在自然頻率狀況下,橫向振動(dòng)中帶速影響,這個(gè)是很重要的。如果受迫振動(dòng)的頻率接近于皮帶橫向振動(dòng)的固有頻率,將發(fā)生共振現(xiàn)象。 有限元模型的模擬結(jié)果可用于確定穩(wěn)定移動(dòng)的帶的橫向振動(dòng)頻率范圍。該頻率是利用快速傅立葉技術(shù)從時(shí)域范圍到頻域范圍,帶橫向位移變換后得到的結(jié)果。除了使用有限元模型外也可以運(yùn)用近似分析法。皮帶可以模擬成一個(gè)預(yù)應(yīng)力梁。如果皮帶的彎曲硬度可以被忽略,橫向位移比托輥間距還小,Ks << 1 ,并且?guī)г黾拥拈L(zhǎng)度相對(duì)于橫向位移的原始長(zhǎng)度來(lái)說(shuō)是微不足道,帶的橫向振動(dòng)可近似為下列線(xiàn)性微分方程,如見(jiàn)圖 15 :?2v= (c22 - C2b)?2v- 2Vb?2v(15)?t2?x2?x?t其中 V 是皮帶的橫向位移和 C2 是橫向波的波速度,由(16)式定義:c2 = √g1/8Ks (16)首先,圖 5 中帶的橫向固有頻率范圍可從公式(16)獲得,如果假定v(O,t)=v(l,t)=0:1fb =21c2 (1 - ?2) (17)? 是無(wú)量綱的速比,由(18)式確定:? = Vb / c2 (18)FB 是不同帶的各自獨(dú)立的頻率范圍,由于輸送帶長(zhǎng)度方向上帶張力變化。托輥的受迫振動(dòng)頻率,使托輥產(chǎn)生了一個(gè)偏心率等于:fi = Vb / πD (19)其中 D 是托輥的直徑。為了設(shè)計(jì)一個(gè)在托輥間距中無(wú)支撐的共振,這受到以下條件限制:πDL ≠2?(1-?2) (20)由線(xiàn)性微分方程(16)所取得的成果不過(guò)是只適用于小數(shù)值的速比 ?。對(duì)于大數(shù)值的速比 ? 來(lái)說(shuō),如高速運(yùn)輸機(jī)或低的帶張力,在(16)式中所有非線(xiàn)性條件就顯得重要的。因此,數(shù)值模擬的運(yùn)用,有限元模型的開(kāi)發(fā),都是為了確定帶橫向振動(dòng)線(xiàn)性和非線(xiàn)性頻率之間的比例范圍。這些關(guān)系已被確定適合不同的數(shù)值的 ?,例如說(shuō)一個(gè)功能凹陷的比率 Ks。使用快速傅里葉技術(shù)將橫向位移結(jié)果的轉(zhuǎn)化為頻譜。從這些頻譜中獲得的頻率與公式(18)獲得的頻率相比,其產(chǎn)生了圖 8 所顯示的曲線(xiàn)。從這一數(shù)字可見(jiàn),對(duì)小于 0.3 的 ? 來(lái)說(shuō),計(jì)算誤差很小。對(duì)于大數(shù)值的 ? 來(lái)說(shuō),運(yùn)用線(xiàn)性近似值法產(chǎn)生的計(jì)算誤差達(dá)到 10 %以上。運(yùn)用了皮帶采用非線(xiàn)性梁架元的有限元模型,因此可以準(zhǔn)確地確定大數(shù)值 ? 的橫向振動(dòng)。對(duì)于小數(shù)值 ? 的橫向振動(dòng)的頻率也可以用公式(18)準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)。然而,它不能分析,例如帶凹陷和縱向波的傳播之間的相互作用,或者同樣可以看成有限元模型的脫離托輥的皮帶。這決定帶應(yīng)力和橫向振動(dòng)頻率之間的關(guān)系可以用于皮帶張力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。圖 8 :由兩個(gè)托輥支撐的帶的橫向振動(dòng)線(xiàn)性和非線(xiàn)性頻率之間的比例。4 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證為了使模擬的結(jié)果能夠得到驗(yàn)證,實(shí)驗(yàn)中使用了動(dòng)態(tài)試驗(yàn)設(shè)備,如圖 9 所示。圖 9 :動(dòng)態(tài)試驗(yàn)設(shè)施使用這試驗(yàn)設(shè)施能夠確定的兩個(gè)托輥的間距和卸荷扁帶的橫向振動(dòng),例如返程部分的。聲音裝置是用來(lái)測(cè)量皮帶的位移。此外,還有在試驗(yàn)中為我們所知的張緊力,帶速,電機(jī)轉(zhuǎn)矩,托輥轉(zhuǎn)子與托輥的距離。5 為例由于最具有成本效益帶式輸送機(jī)的操作條件中出現(xiàn)了寬度范圍為 0.6m- 1.2m[ 2 ] 的各種皮帶 ,可通過(guò)變換不同的帶速改變帶的輸送能力, 。然而在帶速度被改變之前,應(yīng)確定帶和托輥之間的相互作用,以確保無(wú)支撐的帶的共振。為了說(shuō)明穩(wěn)定移動(dòng)的帶的橫向位移這一點(diǎn),測(cè)量了兩個(gè)托輥的間隔。帶的總長(zhǎng)度 L 是 52.7m,托輥間距 I 是 3.66m,靜態(tài)凹陷的比例常數(shù)是 2.1 % ,?為 0.24 而帶速 Vb 為 3.57m/ s。這個(gè)信號(hào)的后期轉(zhuǎn)化由如圖 5 所示的快速傅里葉技術(shù)頻譜獲得。在圖 5 中 出圖 10 :帶穩(wěn)定移動(dòng)時(shí)橫向振動(dòng)頻率現(xiàn)了 3 個(gè)頻率。第一頻率是由帶結(jié)合處所引起的:fs = Vb/L = 0.067 Hz第二個(gè)頻率,出現(xiàn)在 1.94 赫茲,是由皮帶的橫向振動(dòng)所造成的。第三個(gè)頻率出現(xiàn)在 10.5Hz,是由托輥的旋轉(zhuǎn)所造成的,從圖 11 所示的數(shù)值模擬獲得。圖 11 :計(jì)算共振區(qū)的不同托輥的直徑 D.貫穿實(shí)驗(yàn)表明皮帶速度和托輥間距。圖 11 顯示的是拖過(guò)帶與托輥互動(dòng)引起的共振區(qū)可以預(yù)測(cè)三個(gè)托輥的直徑。該帶式輸送機(jī)的托輥直徑為 0.108M,從而可以預(yù)測(cè)皮帶速度鄰近 0.64M/S 的共振現(xiàn)象。為了驗(yàn)證結(jié)果,在啟動(dòng)運(yùn)輸機(jī)的時(shí)候測(cè)量了帶的最大橫向位移跨度。圖 12 :測(cè)量橫向振動(dòng)和帶靜態(tài)凹陷幅度的標(biāo)準(zhǔn)差的比例。在圖 12 中,可以看出橫向振動(dòng)的最大振幅發(fā)生在帶速為 0.64M/S 處,正如有限元模型模擬預(yù)測(cè)的結(jié)果一樣。因此,帶速度不應(yīng)選擇臨近 0.64 米/ s 的。雖然是用扁帶進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和理論的驗(yàn)證的,但是這種應(yīng)用技術(shù)也可運(yùn)用于槽型帶中。6.結(jié)論帶式輸送機(jī)有限元模型中梁架元的應(yīng)用,帶橫向位移的模擬,從而使能夠設(shè)計(jì)出帶無(wú)支撐的共振。對(duì)于小數(shù)值的 ? 來(lái)說(shuō),采用梁架元代替線(xiàn)性微分方程預(yù)測(cè)共振現(xiàn)象的優(yōu)勢(shì)是同樣可以預(yù)測(cè)到皮帶縱向和橫向位移的之間的相互作用以及從模擬中預(yù)見(jiàn)皮帶脫離托輥。
收藏
編號(hào):156579
類(lèi)型:共享資源
大?。?span id="mkej7pu" class="font-tahoma">885.41KB
格式:RAR
上傳時(shí)間:2017-10-27
45
積分
- 關(guān) 鍵 詞:
-
輸送
機(jī)械傳動(dòng)
裝置
- 資源描述:
-
1730_帶式輸送機(jī)的機(jī)械傳動(dòng)裝置,輸送,機(jī)械傳動(dòng),裝置
展開(kāi)閱讀全文
- 溫馨提示:
1: 本站所有資源如無(wú)特殊說(shuō)明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請(qǐng)下載最新的WinRAR軟件解壓。
2: 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請(qǐng)聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶(hù)所有。
3.本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁(yè)內(nèi)容里面會(huì)有圖紙預(yù)覽,若沒(méi)有圖紙預(yù)覽就沒(méi)有圖紙。
4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
5. 裝配圖網(wǎng)僅提供信息存儲(chǔ)空間,僅對(duì)用戶(hù)上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對(duì)用戶(hù)上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對(duì)任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請(qǐng)與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時(shí)也不承擔(dān)用戶(hù)因使用這些下載資源對(duì)自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
裝配圖網(wǎng)所有資源均是用戶(hù)自行上傳分享,僅供網(wǎng)友學(xué)習(xí)交流,未經(jīng)上傳用戶(hù)書(shū)面授權(quán),請(qǐng)勿作他用。