带式输送机起动过程行波分析方法的研究

带式输送机起动过程行波分析方法的研究

论文摘要

带式输送机已成为最重要的散状物料连续输送设备,广泛应用于冶金、矿山、码头、粮食和化工等领域。由于输送机起动停机过程中加速或减速对输送机的主要部件产生的动载荷直接影响到系统的可靠性和零部件的强度设计,特别是对大运量、长距离的大型带式输送机,动力学问题的分析尤其重要。对带式输送机一维粘弹性纵向振动系统建立了动力学方程,采用行波方法将输送机动态过程的动力学力和速度等效为正负方向运行的力行波和速度行波,将力行波和速度行波通过特性参数波阻抗连接,引入衰减常数描述输送机动态过程中与速度有关的运行阻力的影响和输送带粘性变形损失的影响,引入集中阻力等效速度描述与速度无关的运行阻力的影响。对头部驱动、尾部滚筒(或头尾驱动)的输送机模型推导了头尾部和输送线路上的解波方程:在头尾部,表现为行波的激发,反射和折射过程,在输送线路上,表现为行波的反射,衰减过程,描述了带式输送机动态过程波传播过程,建立了包含动力学速度波和力波的带式输送机波动整体叠加模型,将输送机离散成微小结构单元,建立了计算机求解动力学问题的头尾部和输送带耦合的离散计算模型,编制了求解算法和MATLAB仿真程序,并按驱动力输入方式和控制起动速度输入方式对头部驱动、尾部滚筒(或头尾驱动)模型进行了仿真分析,得到带式输送机动力学瞬态过程中输送带各个部位的张力,速度的时间历程的数值解。对头部驱动、尾部滚筒的模型进行了波动特性的分析,通过分析张力波和速度波的叠加曲线,得到了符合实际情况的输送带张力和速度变化规律,头尾部起动过程的时间差异,得到了与理论计算结果相符的头尾部张力值。对头部驱动、尾部滚筒的模型进行了满载、空载,不同起动时间起动,不同控制输入起动曲线起动的动力学仿真分析;对头尾驱动模型进行了头尾同时起动和不同时起动两种情况的控制输入起动仿真分析。通过各种情况的实例分析,得到了输送带任意一点张力和速度的时间变化历程,输出了输送带动力学力和速度的三维图,各种不同设定动力学量的张力和速度的二维图。所得到的力和速度的波动结果与实际情况相符,得到了与理论计算相符的数值结果,证明了结果的正确性,并讨论了张力波动周期的变化,得出张力波波动周期不仅与波在输送线路传播的时间有关,还与运行阻力造成的波的传播滞后相关。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  • 1.1 带式输送机动力学分析的目的和意义
  • 1.1.1 带式输送机动力学分析的目的
  • 1.1.2 带式输送机动力学分析的意义
  • 1.2 带式输送机动力学研究内容和研究方法
  • 1.2.1 研究内容
  • 1.2.2 现有的主要研究方法
  • 1.3 带式输送机波动研究方法概述和现状分析
  • 1.3.1 带式输送机波动研究方法概述
  • 1.3.2 带式输送机波动方法研究现状
  • 1.3.3 波动研究方法与其他方法的比较
  • 1.4 本文的主要研究内容和研究方法
  • 第2章 带式输送机动力学问题行波模型
  • 2.1 输送带粘弹性动力学模型
  • 2.1.1 输送带粘弹性动力学方程
  • d对动力学方程解的影响'>2.1.2 振动参数d和τd对动力学方程解的影响
  • 2.2 采用行波方法对输送机动力学方程的处理
  • 2.2.1 速度行波和力行波的传播关系
  • 2.2.2 行波传播情况分析
  • 2.3 头尾部行波传播模型
  • 2.3.1 驱动端行波的激发
  • 2.3.2 头尾部行波的反射和折射
  • 2.4 输送线路上行波传播模型
  • 2.4.1 输送机动态过程的初始状态
  • 2.4.2 行波传播的衰减
  • 2.4.3 与速度无关的阻力对行波传播的影响
  • 2.4.4 输送线路上波传播的综合分析
  • 第3章 行波模型的求解方法与波的特性分析
  • 3.1 头尾部波计算模型
  • 3.2 输送线路上的波计算模型
  • 3.3 波传播过程的综合考虑
  • 3.4 速度波和张力波的叠加运算规则
  • 3.5 波动方法解决带式输送机动力学问题的计算机程序
  • 3.5.1 计算主要步骤
  • 3.5.2 计算程序流程图
  • 3.5.3 程序编制中的相关说明
  • 3.5.4 编程工具的选择
  • 3.6 带式输送机起动过程行波特性分析
  • 3.6.1 模型参数设置
  • Arel=0,f=0时输送机起动过程的动力学状态'>3.6.2 TArel=0,f=0时输送机起动过程的动力学状态
  • Arel=0,f=0.02时输送机起动过程的动力学状态'>3.6.3 TArel=0,f=0.02时输送机起动过程的动力学状态
  • Arel=1,f=0.02时输送机起动过程的动力学状态'>3.6.4 TArel=1,f=0.02时输送机起动过程的动力学状态
  • Arel=5,f=0.02和TArel=10,f=0.02起动过程的动力学状态'>3.6.5 TArel=5,f=0.02和TArel=10,f=0.02起动过程的动力学状态
  • 第4章 计算机仿真实例分析
  • 4.1 头部驱动、尾部滚筒模型的控制起动过程分析
  • 4.1.1 输送机模型和参数选择
  • 4.1.2 控制起动曲线
  • 4.1.3 控制起动过程动力学分析
  • 4.1.3.1 起动过程动张力和速度分析
  • 4.1.3.2 起动过程满载状态和空载状态对比分析
  • 4.1.3.3 不同起动时间情况对比分析
  • 4.1.3.4 不同控制起动曲线输入情况对比分析
  • 4.2 头尾驱动的带式输送机模型的控制起动过程分析
  • 4.2.1 输送机模型和参数选择
  • 4.2.2 头尾同时起动过程分析
  • 4.2.3 头尾不同时起动过程分析
  • 第5章 结论
  • 参考文献
  • 致谢
  • 攻读学位期间发表的论文及参加的科研项目
  • 相关论文文献

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