带式输送机的动态特性分析与软起动设计

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1、第"=卷第$期煤炭学报B-C9"=@-9$"!!"年(月DEFG@

2、提出了最佳的软起动和软制动控制曲线，结合沙曲矿井主斜井胶带输送机工程实例与美国*+,（*-./01-2+1.34567，,.68）用有限元数值计算的结果进行了对比，两个计算结果非常接近，可用于理论研究与工程设计9关键词：带式输送机；动态特性；加速特性；动张力计算；软起动设计中图分类号：:+#";8)文献标识码：<带式输送机是一种连续性的长距离、大运量、高速度的物料输送系统，已广泛用于冶金、煤炭、港口、电站、建材和粮食等许多工业领域，国内外已经使用了许多长距离、大运量、多点驱动的带式输送机，由于胶带是弹性体，在输送机的起动和停车过程中，在胶带内会储存或释放很大的能量，

3、这些能量在胶带内就会形成很大的应力波动9国内在带式输送机系统设计中，输送机的最大起动圆周力是按工作圆周力的)8#倍进行计算的，这样既造成输送机胶带的带强、主要受力部件的参数及设备投资过高；也常常造成输送机系统的结构布置、驱动装置、拉紧装置和制动装置的参数设置不合理，在一些输送机紧急停车时，会造成胶带局部应力过小而导致胶带松弛、煤炭堆积、叠带、胶带损坏等严重事故9为此，国内在一些较重要的带式输送机设计中，一般都请国外输送机动态计算公司采用有限元数值计算方法进行动态计算9本文的目的是弄清输送机在加速和减速过程中胶带内的应力波动特性，有效限制或消除胶带的弹性振动，防止胶带

4、局部应力过大或应力过小，设计最佳的起动和停车控制曲线，以便对带式输送机各部件的参数进行优化设计，增加带式输送机的可靠性和经济性9!带式输送机的黏弹性振动方程及解析解求解!"!带式输送机的黏弹性振动方程的建立带式输送机是由闭环的承载胶带、托辊、驱动装置、改向滚筒与拉紧装置组成的运输系统，图)为采用重锤拉紧的带式输送机系统9国外一些设计公司和国内的有关研究部门都是对带式输送机在空间上进行离散化处理，将其划分为有限个单元（质量、弹性、阻尼）进行处理9离散系统的运动在数学上用常微分方程来描述，方程的数目等于系统的自由度数9为了准确地描述和研究带式输送机的动态特性，本文将带式

5、输送机作为一个弹性体连续系统来研究，设定弹性体的惯性、弹性、阻尼都是连续分布的力学模型9连续系统的运动在数学上用偏微分方程来描述，由于弹性体可以看作是无数个质点组成，所以连续系统具有无限多个自由度9设带式输送机承载分支的胶带长度为!，若取位移">"（#，$），则变形!>?"%?#&给定’为胶带的弹性模量（@A44"）；(为胶带的面积（44"）；为等效黏性阻尼；)为胶带、货物及托辊单位长度的"收稿日期万方数据："!!)%)!%)=第A期李玉瑾：带式输送机的动态特性分析与软起动设计9GD质量之和（)$7-）；!（"）为带式输送机的加速度（-789）；重锤质量为#:由参考

6、文献［!］可知，带式输送机在采用重锤拉紧装置时的黏弹性振动方程及边界条件、初始条件为9$9$!9!!9%&(!’!")9)!（"）（;*(*+，",;），!"!!(（!）#9$（+，"）$（;，"）%;，-.(!’!!)!$（+，"）%!（"";），{!"!(9!"9$（(，;）%;，!$（(，;）%;（;#(#+），图!带式输送机工作简图!""#$%!&’()#*$+#,$(,-’./01213/4’*516’(式中，&为弹性波传播速度，&<$-./0，-78:!"#黏弹性振动方程的求解及动张力计算参考文献［!］采用分离变量法和广义坐标法，可求得方程式（!）的解为

7、="#+8#（*#2(/+）$（(，"）%9-1%-29）.（"），（9）2%!#2（!)$>")$3（")&）式中，-2<；.（"）%%&212!（&）8#*%2（")&）+&；32为输送机承载分支的基波#2（9#2?8#*9#2）;振动频率，32<#&2/+；$为阻尼系数，$