刮板输送机链传动系统动态仿真分析研究

论文摘要

刮板输送机链传动系统包括链轮、刮板和圆环链条。在实际工作过程中,驱动力经由机头机尾电机输入,驱动机头机尾链轮转动,从而牵引着链条与刮板移动,最终实现货载的运输。因此,链传动系统是刮板输送机最为关键的一部分,其可靠性直接影响着刮板输送机整机的输送能力和工作效率。本文深入研究了刮板输送机链传动系统的动力学行为,优化了链传动系统的数学模型及仿真模型,分析研究了链传动系统的预紧力施加对系统动态特性的影响及在典型工况下链条的动态特性变化,为刮板输送机的进一步研究提供参考。本文的主要研究工作及其结论如下：（1）采用有限元刚体法建立刮板输送机链传动系统模型。选择具有典型粘弹性性质特性的Kelvin-Voigt模型来代表链条单元,然后根据有限元刚体法,同时借鉴流体力学中的欧拉方程,把链传动系统划分成若干的区域,然后建立整体链传动系统的有限元模型。（2）为了使模型更加接近实际情况,研究了刮板输送机倾斜铺设、弯曲铺设、施加预紧力等各种外界影响因素,对链传动系统的主要参数进行了研究计算。（3）根据实际工况,讨论了刮板输送机链传动系统单元的粘弹性条件。（4）基于MATLAB/Simulink软件包,建立了刮板输送机链传动系统的动态仿真模型。（5）采用MATLAB GUI功能针对前者建立的仿真模型进行图形用户界面的设计。通过界面窗口,用户可以随意的更改刮板输送机仿真模型的部分参数。（6）通过仿真对比分析单向、双向阻尼判定模块,选择较为合适的阻尼模型；分析研究预紧力对刮板输送机运行的影响,对刮板输送机意外卡链和自由停机等典型工况进行仿真,总结链传动系统的动态特性。本文对刮板输送机链传动系统进行了动力学研究分析,通过建立刮板输送机链传动系统仿真模型,得到其典型工况下的仿真曲线,为刮板输送机的系统设计提供一定的理论依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 刮板输送机概述
• 1.3 我国刮板输送机发展现状
• 1.4 当前存在的问题及选题意义
• 1.5 目前国内外研究现状
• 1.6 主要研究内容
• 2 刮板输送机链传动系统模型的建立
• 2.1 刮板输送机链传动系统离散化后有限元模型
• 2.1.1 链传动系统离散化动力学模型的选择
• 2.1.2 链传动系统离散化有限元模型的建立
• 2.2 刮板链传动系统动态方程
• 2.3 刮板链传动系统动仿真参数的确定
• 2.3.1 刮板链型号的选择
• 2.3.2 刮板链刚度系数的确定
• 2.3.3 刮板链离散化后集中质量参数的确定
• 2.4 刮板链传动系统运行阻力的计算
• 2.4.1 刮板链条离散化后各单元阻力参数的确定
• 2.4.2 弯曲刮板输送机运行阻力计算
• 2.4.3 刮板输送机运行总阻力
• 2.5 刮板链传动系统预紧力的施加
• 2.6 刚度系数与阻尼系数的判定
• 2.7 本章总结
• 3 基于MATLAB/Simulink链传动系统动态仿真
• 3.1 Simulink交互式仿真模块
• 3.1.1 Simulink模块的描述及引擎工作机理
• 3.1.2 开发Simulink函数模块的一般步骤
• 3.2 刮板输送机链传动系统仿真建模
• 3.2.1 状态方程
• 3.2.2 仿真模型的建立
• 3.3 不同工况下刮板输送机链传动系统仿真建模处理
• 3.4 本章总结
• 4 基于MATLAB GUI的链传动仿真系统界面设计
• 4.1 GUI设计的一般步骤
• 4.2 图形界面程序的设计
• 4.2.1 对象的回调函数
• 4.2.2 程序的一般结构
• 4.2.3 GUI与M文件的数据传递
• 4.2.4 GUI与Simulink仿真的数据传递
• 4.2.5 数据的存储
• 4.3 图形界面窗口
• 4.4 本章总结
• 5 典型工况下链传动系统仿真结果分析处理
• 5.1 刮板输送机参数的相关计算
• 5.1.1 刮板链离散单元的刚度系数
• 5.1.2 刮板链离散单元的集中质量
• 5.1.3 刮板链离散单元的阻力参数
• 5.2 单向阻尼模型与双向阻尼模型的仿真比较
• 5.3 满载工况下无预紧启动与有预紧启动
• 5.4 意外卡链工况的仿真
• 5.5 满载启动后自由停机工况的仿真
• 5.6 本章总结
• 6 结论与展望
• 6.1 课题总结
• 6.2 有待进一步研究的问题
• 7 参考文献
• 8 攻读硕士期间论文发表情况
• 9 致谢