圆管带式输送机传动结构与输送带接触力学特性分析

摘要

圆管带式输送机是一种新型环保高效的散料输送设备，广泛应用于冶金、矿业、化工、电力、建材、港口等行业的散料输送系统。其传动结构主要包括传动滚筒与托辊。其中，传动滚筒作为动力传递部件，承受全部驱动载荷及皮带压力载荷。托辊为数量最多的部件，强制输送带圆管状并支撑其运行，从而实现对物料的封闭输送。传动滚筒及托辊与输送带之间的接触情况会影响到传递效率及输送带受力，影响输送带的磨损及使用寿命，从而也会重影响到整机的可靠性。
　　本研究主要内容包括：⑴以传动结构部件传动滚筒为对象，基于有限元思想进行滚筒的受力分析，分别建立圆柱型、腰鼓型、内凹型三种不同结构形式传动滚筒静力学与动力学有限元模型，分析三种不同结构形式传动滚筒应力分布及变形情况。分析得出：传动滚筒应力主要分布在筒体中间区域，筒体与辐板连接区域以及辐板上接触点与奔离点所对应区域，传动滚筒中间区域的变形最大；当筒体中间位置出现残余不平衡量时，两端支撑轴承处振动位移和轴承传递力大小随转速成指数函数增大。通过对比三种结构形式传动滚筒力学性能，得出内凹型传动滚筒力学性能较佳。⑵针对圆管带式输送机中数量最多传动结构部件托辊进行受力分析，找出影响不同位置处托辊接触力变化的因素，建立考虑输送带弹性的圆管输送带-托辊组刚柔耦合动力学模型，分析匀速和匀加速两种典型工况下不同位置处托辊接触力变化，与没有考虑输送带弹性的刚体动力学模型分析结果对比。结果表明：位于上部三个托辊所受接触力等于输送带成形力反作用力，主要与输送带弹性系数、面胶厚度及管径有关；下部三个托辊所受接触力等于输送带成形力反作用力与各自承受的输送带重力分量之和，不仅与成形力影响因素有关，还受单位输送带质量及托辊间距影响；考虑输送带弹性，托辊接触力平均值减小80％，波动值增大4倍以上；匀速下，各托辊接触力变化过程中出现“尖峰”现象，达到最小值过程中变化稍缓慢，为周期性变化的高幅值交变载荷；上下两托辊接触力平均值及波动变化值较其他托辊大；匀加速下，托辊接触力随速度增大出现“震荡”现象。⑶自主设计搭建圆管输送带-托辊组动态接触力模拟测试实验台，开展匀速工况下托辊接触力测试与分析，结果表明与刚柔耦合动力学模型仿真分析结果各托辊接触力变化形式一致，验证了刚柔耦合动力学模型分析结果。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1 文研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文主要研究内容

第2章 圆管带式输送机传动滚筒力学特性分析

2.1 引言

2.2 传动滚筒的结构及分类

2.3 传动滚筒力学方程

2.4 传动滚筒静力学特性分析

2.5 传动滚筒动力学特性分析

2.6 本章小结

第3章 基于刚体模型的托辊组动态接触力分析

3.1 引言

3.2 托辊结构及布置形式

3.3 托辊动力学特性分析

3.4 接触力分析

3.5 基于刚体模型的托辊组动态接触力分析

3.6 本章小结

第4章 基于刚柔耦合的托辊组动态接触力分析

4.1 引言

4.2 刚柔耦合多体系统动力学分析理论基础

4.3 刚柔耦合动力学建模

4.4 匀速工况动态接触力分析

4.5 匀加速工况动态接触力分析

4.6 仿真结果对比分析与讨论

4.7 本章小结

第5章 托辊组动态接触力实验验证

5.1 引言

5.2 实验系统方案设计

5.3 匀速工况托辊动态接触力测试实验

5.4 托辊动态接触力频域分析

5.5 仿真与实验结果对比分析

5.6 本章小结

第6章 总结与展望

6.1 论文总结

6.2 研究展望

参考文献

附录A：攻读学位期间发表的论文与科研成果清单

致谢