双滚筒分别驱动带式输送机虚拟样机研究

论文摘要

基于RecurDyn软件,运用虚拟设计方法,建立头部双滚筒分别驱动带式输送机虚拟样机,尝试将虚拟技术应用在大型带式输送机设计及开发领域中,进而达到降低设计生产成本、缩短产品开发周期、使产品更好地适应市场的目的。带式输送机是当今最重要的散状物料运输设备,与其它运输设备相比具有运量大、运输距离长、可连续输送、运行可靠、易于实现自动化控制等优点,被广泛应用于国民经济的各个生产领域。作为现代带式输送机的发展方向,长距离、高带速、大运量带式输送机的出现,大幅度地提高了生产效率,但同时也带来了许多技术性和经济性的问题。带式输送机系统结构复杂,输送带性质特殊,人们至今并未完全搞清带式输送机的运行特性,其设计方法主要为传统静态设计方法,对带式输送机在实际运行中的动态特性并没有过多的考虑。特别对于高带速、长距离、大运量的大型带输送机,由于动力学特性复杂,许多关键技术在传统设计方法中没有得到很好地解决,如大型带式输送机动力学特性问题,多滚筒分别驱动的牵引力配比问题,托辊的合理间距,安全系数的选用,等等,严重制约大型带式输送机的设计生产。本文介绍了虚拟样机技术的理论基础、基本方法及其应用领域,运用国外新一代虚拟样机软件RecurDyn,选取大型带式输送机中最具代表性的双滚筒分别驱动带式输送机来进行虚拟样机设计研究。按照虚拟样机设计路线,通过对头部双滚筒分别驱动的带式输送机进行设计简化,三维造型,带块微元化,从而建立带式输送机简化样机;在RecurDyn软件的虚拟环境下进行简化样机的工况仿真,布置张力传感器对输送带的张力进行实时监测,结果证明了简化样机的正确性以及大型带式输送机虚拟样机设计的可行性;修正虚拟样机后,最终建立双滚筒分别驱动的带式输送机虚拟样机。为带式输送机设计研究提供了良好的解决方案。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 概述
• 1.1 大型带式输送机现状和发展趋势
• 1.1.1 带式输送机简介
• 1.1.2 带式输送机技术的现状
• 1.1.3 大型带式输送机设计存在的问题
• 1.2 虚拟样机技术
• 1.2.1 虚拟样机技术的含义
• 1.2.2 虚拟样机技术的内容
• 1.2.3 虚拟样机技术的应用
• 1.2.4 虚拟样机软件
• 1.3 双滚筒分别驱动带式输送机虚拟样机开发的意义
• 1.3.1 应用虚拟样机技术适应市场需求的变化
• 1.3.2 虚拟样机技术解决大型带式输送机的设计问题
• 1.3.3 双滚筒驱动带式输送机虚拟样机计技术的研究意义
• 1.4 研究方案及技术路线研究目标
• 1.4.1 主要研究内容
• 1.4.2 技术路线
• 2 带式输送机虚拟样机理论基础
• 2.1 输送带振动的理论分析
• 2.1.1 输送带纵向振动的理论分析
• 2.1.2 输送带横向振动的理论分析
• 2.2 RecurDyn动力学理论
• 2.2.1 相对坐标系
• 2.2.2 关于相邻刚体的相对运动学理论
• 2.2.3 柔性多体动力学
• 2.2.4 两个刚体间的运动副约束
• 2.2.5 虚拟刚体和柔性体之间的运动副约束
• 2.3 Belt toolkit的理论基础
• 2.3.1 Belt toolkit模块带的离散和连接
• 2.3.2 连接力（Connecting Force）
• 2.3.3 输送带和滚筒的接触计算
• 3 虚拟样机的建立
• 3.1 引言
• 3.2 带式输送机系统的简化
• 3.3 虚拟样机几何建模
• 3.3.1 RecurDyn建模
• 3.3.2 CAD软件建模
• 3.3.3 简化样机的几何建模
• 3.4 系统约束的定义
• 3.4.1 运动副的定义
• 3.4.2 接触的修改
• 3.4.3 驱动的施加
• 3.4.4 张力传感器
• 4 虚拟样机的仿真分析
• 4.1 引言
• 4.2 带式输送机简化样机的仿真和分析
• 4.2.1 突然加速方式仿真
• 4.2.2 理想起动函数仿真
• 4.2.3 张力监测
• 4.3 小结
• 5 修正带式输送机虚拟样机
• 5.1 引言
• 5.2 虚拟样机的修正
• 5.3 建立改进样机
• 5.4 小结
• 6 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介及读研期间主要科研成果
• 附件