1、帶式輸送機動態分析方法摘要：帶式輸送機是一種距離長、帶速高的運輸設備，對于其在動態下進行研 究具有一定的難度，動態分析方法作為一種重要的輔助手段，可以很好的解決這 個問題，不僅提高了帶式輸送機設計的準確性還使其更加的穩定、可靠。本文對 帶式輸送機動態分析方法相關問題進行了簡述，以期給相關專業人員提供一定的 參考。關鍵詞：帶式輸送機；動態分析法；模型；軟件帶式輸送機是當前我國冶金、電力、煤炭、化工等領域應用比較廣泛的散裝 物料運輸的主要設備之一，在長距離、高怠速、大運量和大功率等方面具有比較 明顯的動態特性，逐漸引起了專業研究部門的重視。目前在國內，帶式輸送機達 數萬條之多，若能成功的進行動態分

2、析及動態設計，進而采用正確的控制策略， 則可帶來巨大的經濟效益。動態分析法應用在帶式輸送機中，可以更好地優化傳 統設計中的一些參數，提高帶式輸送機設計的準確性，使其運行更加平穩可靠， 適當降低安全系數以減小投資費用。帶式輸送機動態分析的作用在帶式輸送機設計中，通過動態分析可以解決以下主要問題:確定輸送機運行 中輸送帶的動張力峰值大小、振動特性及邊界條件的影響；提供合理的驅動裝置 及起制動過程的控制要求；為輸送機的拉緊裝置設計提供設計參數，包括拉緊裝 置的速度、行程等；提供合理的驅動裝置、拉緊裝置、制動裝置的布置位置；檢 驗初步設計結果的合理性，通過分析結果對初步設計進行改進。帶式輸送機動態分析

3、的方法2.1輸送帶模型主要有剛體模型、彈性體模型、粘彈性體模型等幾類。剛體模型。這種帶 式輸送機設計方法也將輸送帶看做剛體進行動力學分析，認為輸送帶各點同時加、 減速，這種分析方法對于小運量、短距離的帶式輸送機在過去是可以滿足工程設 計所要求的精度的。彈性體模型。澳大利亞Harrison博士提出，把輸送帶看成 是一個彈性體，列出其運動的微分方程，再根據邊界條件求解方程得出速度、加 速度、動張力等。這種方法比用剛體動力學方法更接近實際，特別是在定性分析 時比數值分析方法更為直觀。粘彈性體模型。最早由德國漢諾威工業大學的 Matling和Vierling提出，并將輸送帶的力學特性考慮到其動力學模型

4、中。他們提 出的Vogit模型和Maxwell模型（如圖1），兩者相比，Vogit模型更加實際。另 外，對于輸送帶動態特性的研究主要是在起制動階段，這時主要是動態效應。因 此就目前的測試條件，Vogit模型是一種比較合理的模型。圖1 Maxwell模型和Vogit模型2.2整機系統動態分析方法研究宋偉剛等提出了基于功率追蹤策略的帶式輸送機動態設計方法，給出了可控 啟動過程的動態分析算法，開發了動態設計軟件，并通過對實際系統的仿真，證 明了算法和軟件的正確性。2.3帶式輸送機動態分析模型數值分析解法帶式輸送機動態分析模型有連續模型和離散模型2種。而連續模型完整的動 力學方程只能在經過較大的簡化后

5、才能解析求解，因而這種方法一般不能對帶式 輸送機系統進行定量分析，尤其是線路復雜的帶式輸送機，因而在實際中大都采用數值分析解法。1994年，荷蘭的Lodewijks首先通過梁單元建立了帶式輸送機的二維有限元 模型，使有限元數值分析的精度有了很大提高。對輸送帶二維模型的研究有助于 精確分析帶式輸送機運行過程中各部件的動態響應以及它們之間的相互作用，提 高設備運行的可靠性，降低輸送帶傳統經驗設計的安全系數，進而促進長距離、 高速度、大運量帶式輸送機的發展1。但是輸送帶二維模型的自由度是一維模型 的10002000倍，使求解過于復雜，對計算技術及計算機性能的要求更高。解析法的特點是可以直接通過解析解

6、對輸送機各參數的影響進行分析，但帶 式輸送機連續模型完整的動力學方程幾乎無法解析求解，只能對簡化的方程進行 求解，因而這種方法一般不能對輸送機系統進行定量分析，特別是線路復雜的輸 送機。數值解法的特點是通過圖形顯示技術分析系統中各參數的影響，同時可以處 理復雜的輸送機系統動態過程問題，因而在實際中大都采用數值解法。數值解法 都是基于有限元方法進行的，方法是在一定假設條件下，將輸送機劃分為有限個 單元得到其離散模型?；贏MESim的帶式輸送機仿真模型的建立建模之前首先對輸送帶模型進行離散化處理，輸送帶采用Kelvin-Vogit粘彈 性模型，可以看成由一系列質量單元通過彈性阻尼單元連接而成，根

7、據輸送帶各 帶段的特性將輸送帶劃分為若干段等質量的質點單元。在AMESim中質量單元選用linearmass with 2 ports and friction模型，彈簧阻 尼單元選用 linear spring-damper with 2 ports capable of linear motion 模型，二者 子模型分別設置為MAS004和SD0000。分別計算承載段和回空段輸送帶的單元質 量、單元運行阻力、單元剛度、單元阻尼等參數。改向滾筒的AMESim仿真模型采用RSHE001模型、RL00模型、V001模型構 建；拉緊裝置的AMESim仿真模型采用用RSHE001模型、RL00模型、

8、MAS001模 型構建；驅動裝置的AMESim仿真模型可根據驅動裝置的運行特性簡化為速度控 制信號2。在草圖模式下建立帶式輸送機仿真模型后，在子模型模式下指定元件的具體 子模型，進入參數模式輸入每個子模型的具體參數，在仿真模式下設置、修改仿 真運行參數即可進行仿真。動態分析軟件研究概況將機械系統動態仿真技術應用到帶式輸送機的動態分析上，即在計算機上通 過動態分析軟件建立帶式輸送機模型，并對其進行各種動態性能分析，代替傳統 實物樣機試驗，并對靜動態分析的結果進行改進，可為帶式輸送機設計提供合理 的參數。在國內，東北大學的宋偉剛、太原理工大學的趙娜等人都編制了動態分 析軟件，為我國帶式輸送機的發展做出了很大貢獻。應用動態分析軟件對帶式輸 送機進行動態分析，進行優化設計，可以優化靜態設計中的某些參數，大大提高 設計的精確性，確保帶式輸送機系統運轉過程中的可靠性，減小安全系數。近年 來帶式輸送機動態研究在國際上已得到業內人士的認可，雖然沒有完善的進行動 態設計的方法，但已達到采用動態分析的手段對靜態設計的結果進行改造。結語總之，動態分析法是一種重要為帶式輸送機標準設計提供真確數據的方法， 將其應用在