現(xiàn)代帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)方法

田雨

摘 要：受到目前帶式輸送機(jī)所輸送物料距離的延長(zhǎng)，以及帶速與驅(qū)動(dòng)功率的大幅度提升，對(duì)帶式輸送機(jī)開(kāi)展合理化的設(shè)計(jì)工作，將會(huì)對(duì)減小設(shè)備造價(jià)及成本費(fèi)用發(fā)揮出更加重要的作用價(jià)值，同時(shí)也可實(shí)現(xiàn)對(duì)輸送機(jī)運(yùn)行效率的大幅度提升。本文將重點(diǎn)對(duì)現(xiàn)代帶式輸送機(jī)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化及動(dòng)態(tài)分析展開(kāi)具體探究。

關(guān)鍵詞：帶式輸送機(jī)；系統(tǒng)設(shè)計(jì)；結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化；動(dòng)態(tài)分析

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.24.028

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在開(kāi)展帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)工作之時(shí)，對(duì)于輸送帶的布設(shè)經(jīng)常是要通過(guò)生產(chǎn)工藝來(lái)予以明確，并還需對(duì)以下幾方面的問(wèn)題予以重點(diǎn)考量：

（1）明確指出對(duì)裝料與卸料裝置所提出的要求，確定出具有良好實(shí)用性的轉(zhuǎn)載方式。

（2）明確輸送機(jī)線路當(dāng)中不同輸送機(jī)之間的密切關(guān)聯(lián)性。啟動(dòng)順序?yàn)槭芰陷斔蜋C(jī)先驅(qū)動(dòng)，停車順序?yàn)榻o料輸送機(jī)先停機(jī)，若系統(tǒng)內(nèi)多個(gè)輸送機(jī)參數(shù)不一致，利用此關(guān)系便可確定出啟動(dòng)時(shí)間與停機(jī)時(shí)間要求。

（3）無(wú)法達(dá)到啟停車順序要求情況時(shí)，需在各輸送機(jī)之間新增緩沖倉(cāng)來(lái)提升系統(tǒng)適應(yīng)性及運(yùn)行效率。

（4）若所運(yùn)輸?shù)奈锪虾休^多的粉塵顆粒物，則需采取密封輸送方式亦或是增裝除塵設(shè)備。

（5）在系統(tǒng)運(yùn)行的不同環(huán)節(jié)當(dāng)中采取相應(yīng)的監(jiān)控措施。

（6）輸送機(jī)零部件應(yīng)滿足于標(biāo)準(zhǔn)化要求。

（7）基于經(jīng)濟(jì)適用性與空間節(jié)約性的角度出發(fā)，通常運(yùn)輸方式不采取多條運(yùn)輸線并行形式，而大都采取的是串聯(lián)方式。但是一旦有其中某一條輸送帶出現(xiàn)故障停機(jī)，便會(huì)導(dǎo)致所有并聯(lián)運(yùn)輸線都停止運(yùn)輸。對(duì)此，可優(yōu)先考慮采用長(zhǎng)距離輸送設(shè)備取代多條輸送帶并聯(lián)方式。

2 結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化

盡管帶式輸送機(jī)在結(jié)構(gòu)形式上受制于多種不同工作狀況條件的影響，但是輸送機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)則大多處于滿載正常運(yùn)行狀態(tài)，在完成了一般性設(shè)計(jì)計(jì)算處理后，可選用離散變量網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方法，來(lái)針對(duì)帶式輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù)采取優(yōu)化處理。所進(jìn)行優(yōu)化處理的主要目的即為降低輸送機(jī)的年度營(yíng)運(yùn)費(fèi)用，主要就包括了電費(fèi)耗損，輸送帶、滾軸、托輥折舊費(fèi)用。考慮到電動(dòng)機(jī)、機(jī)架等結(jié)構(gòu)件對(duì)于優(yōu)化結(jié)果不會(huì)產(chǎn)生太大的影響，因此對(duì)于這一方面的費(fèi)用一般可不予以考慮。相應(yīng)的費(fèi)用計(jì)算函數(shù)則為：

G=K（B，Gx，a，v，α）

上述函數(shù)中的B，Gx，a，v，α分別表示輸送帶的寬度、強(qiáng)度、托輥間距、速度，及滾筒工作圍角包。而D表示輸送帶的年運(yùn)營(yíng)費(fèi)用，K目標(biāo)函數(shù)值。

通常而言，機(jī)械設(shè)備結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化均屬于是離散變量?jī)?yōu)化問(wèn)題。對(duì)離散變量的優(yōu)化方式仍有待進(jìn)一步的改進(jìn)尤其有關(guān)帶式輸送機(jī)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化，因各項(xiàng)約束性條件難以被歸結(jié)成顯式函數(shù)，并且約束相對(duì)偏多。因而，在本次研究中就利用網(wǎng)格法來(lái)實(shí)施優(yōu)化處理，分別去電，算出目標(biāo)函數(shù)值K，同時(shí)和計(jì)算過(guò)的K-1個(gè)點(diǎn)最優(yōu)點(diǎn)K（G）展開(kāi)對(duì)比分析，若目標(biāo)函數(shù)優(yōu)于最優(yōu)點(diǎn)則予以取代，反之則保留原有最優(yōu)點(diǎn)。不斷執(zhí)行這一處理過(guò)程，直到最終完成對(duì)所有離散點(diǎn)的檢查后獲得最優(yōu)點(diǎn)K（G）。

3 動(dòng)態(tài)分析

對(duì)帶式輸送設(shè)備的啟動(dòng)與制動(dòng)過(guò)程開(kāi)展科學(xué)化的設(shè)計(jì)工作，將是保障帶式輸送機(jī)達(dá)到良好運(yùn)行效果的關(guān)鍵所在。輸送設(shè)備當(dāng)中的相關(guān)元件受力情況均可在啟動(dòng)與制動(dòng)環(huán)節(jié)內(nèi)達(dá)到最高峰值，因此針對(duì)輸送設(shè)備元件最大受力情況展開(kāi)分析工作前，需對(duì)輸送設(shè)備啟動(dòng)與制動(dòng)環(huán)節(jié)開(kāi)展動(dòng)力分析。當(dāng)前有關(guān)帶式輸送設(shè)備動(dòng)力學(xué)模型的分析，主要是借助于模型簡(jiǎn)化的方式來(lái)對(duì)其固有屬性予以求解。在具體的運(yùn)行過(guò)程中基本是應(yīng)用的數(shù)值求解方法，一般是把輸送設(shè)備連續(xù)模型動(dòng)力學(xué)方程通過(guò)差分處理方式來(lái)獲得輸送設(shè)備的離散動(dòng)力學(xué)方程。具體的處理方法即為把輸送設(shè)備分成多個(gè)有限單元并獲得相應(yīng)的離散模型，同時(shí)還需注意輸送設(shè)備離散模型是通過(guò)多個(gè)分支結(jié)構(gòu)與整個(gè)輸送帶所組成的閉環(huán)結(jié)構(gòu)所構(gòu)成，因此通過(guò)拉格朗日方程確定出帶式輸送設(shè)備離散模型方程：

[M]{X}+[C]{X}+[K]{X}={F}

在上述方程當(dāng)中：[M]、[C]、[K]、[F]各自表示質(zhì)量、阻尼、剛度、力矩陣，三個(gè)[X]則分別相對(duì)應(yīng)于位移、速度、加速矢量。

如下圖1所示，在系統(tǒng)啟動(dòng)之時(shí)，初始加速度為0；在增大至T/2后，達(dá)到最大加速度，而后對(duì)稱性下降；在速度達(dá)到最大值時(shí)，加速度下降為0。可通過(guò)以下公式計(jì)算加速度：

在上述計(jì)算公式中T代表啟動(dòng)時(shí)間點(diǎn)。

但考慮到上述啟動(dòng)方式過(guò)于理想化，因在啟動(dòng)前，輸送帶未完全緊繃，為防止在啟動(dòng)后對(duì)輸送帶造成過(guò)大沖擊，需在啟動(dòng)前先將輸送帶拉緊，因而也便需在啟動(dòng)環(huán)節(jié)新增一個(gè)延遲時(shí)段，一般這一時(shí)段的速度值為額定速度1/10左右。

4 結(jié)束語(yǔ)

在本次研究中主要就針對(duì)現(xiàn)代帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)方法展開(kāi)了相關(guān)的探究工作。首先簡(jiǎn)要分析了在開(kāi)展帶式輸送機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作時(shí)應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)關(guān)注的一些要點(diǎn)內(nèi)容，如輸送機(jī)線路上不同輸送機(jī)之間的相互關(guān)系、環(huán)保要求、系統(tǒng)監(jiān)控、零部件應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)等。而后闡述了相應(yīng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化方法，并通過(guò)數(shù)據(jù)理論模型構(gòu)建對(duì)帶式輸送機(jī)展開(kāi)了動(dòng)態(tài)化分析。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉文平，李文斌，王維等.基于模糊控制技術(shù)的帶式輸送機(jī)自動(dòng)糾偏裝置的設(shè)計(jì)與仿真[J].煤礦機(jī)械，2014.

[2]金琦淳，車小偉，沈妍等.新型帶式輸送機(jī)液壓張緊裝置的設(shè)計(jì)[J].機(jī)床與液壓，2016.