圆管带式输送机的主要阻力计算方法研究

论文摘要

圆管带式输送机是在传统槽形带式输送机基础上发展起来的一类特种带式输送机。目前,圆管带式输送机各种阻力的计算采用与通用带式输送机的设计计算相同的方法,不同的是主要阻力计算中的运行阻力系数的数值大于通用带式输送机的系数。运行阻力系数的选取主要依靠设计人员的经验,其值的大小对功率的影响很大,对模拟摩擦系数的研究有助于准确计算功率,可避免资源的损失。压陷阻力约占主要阻力的75%,对主要阻力的影响最大,因此,本文通过对压陷阻力进行系统的研究,提出一维模型和二维模型理论。一维模型是根据广义的Maxwell模型的应力应变表达式及应力松弛函数得到本构方程,采用时温等效原理和WLF方程确定粘弹性输送带的材料特性,在分析压陷阻力时,仅考虑竖直方向上的一维应力应变状态并忽略剪应力和材料的不可压缩性并由载荷与应力平衡,获得几何方程和平衡方程,通过求解积分,推导出压陷阻力的计算表达式。二维模型是通过托辊以已知的恒定速度在输送带上滚动,考虑法向和切向的变形和应力以及材料的不可压缩性,得到几何方程和本构方程,采用二维的应力应变分析,建立平衡方程,并根据输送机的工作原理引入周期边界条件,将状态变量展开成傅立叶级数,获得状态方程,利用节点位移和传递矩阵得到压陷阻力的解析解。通过对成圆管状的输送带的变形分析,建立输送带的弯曲模型,求得输送带任意截面上的弯矩,得到输送带弯曲对托辊产生的压力。结合输送机系统参数,分别按一维压陷阻力模型和二维压陷阻力模型计算压陷阻力,通过对两种模型的实例计算的分析和比较,得出影响压陷阻力的系统参数为：输送量、输送带厚度和托辊直径,并结合CEMA设计计算方法,提出对模拟摩擦系数修正的方法。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 圆管带式输送机简介
• 1.2.1 圆管带式输送机的发展
• 1.2.2 圆管带式输送机的特点
• 1.2.3 圆管带式输送机的国内外研究状况
• 1.3 主要研究内容及方法
• 第2章 一维压陷阻力模型
• 2.1 圆管带式输送机的运行阻力分析
• 2.2 广义的Maxwell模型和时温等效原理
• 2.2.1 Maxwell模型和广义的Maxwell模型
• 2.2.2 时温等效原理和WLF方程
• 2.3 一维压陷阻力模型的建立
• 2.3.1 一维模型的几何方程
• 2.3.2 一维模型的本构方程
• 2.3.3 一维模型的平衡方程
• 2.4 一维压陷阻力模型的计算
• 第3章 二维压陷阻力模型
• 3.1 二维压陷阻力模型的建立
• 3.1.1 二维模型的基本方程
• 3.1.2 二维压陷阻力的解析表达式
• 3.2 二维压陷阻力模型的计算
• 3.2.1 傅立叶级数和傅立叶系数的解法
• 3.2.2 法向应力计算
• 3.2.3 切向应力计算
• 3.3 一维模型与二维模型的分析比较
• 第4章 圆管带式输送机主要阻力的分析
• 4.1 圆管状输送带的变形分析
• 4.1.1 弹性体的一般理论
• 4.1.2 化大变形问题为小变形问题方法
• 4.1.3 输送带的变形计算
• 4.2 圆管带式输送机压陷阻力的一维模型计算
• 4.3 圆管带式输送机压陷阻力的二维模型计算
• 4.4 圆管带式输送机设计参数的分析
• 4.4.1 载荷对压陷阻力的影响
• 4.4.2 输送带厚度对压陷阻力的影响
• 4.4.3 托辊直径对压陷阻力的影响
• 4.4.4 模拟摩擦系数修正
• 第5章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的论著和参加的科研情况