帶式輸送機參數化設計系統的設計與實現

孫向青，龔軍，解玲

摘要：帶式輸送機是一種以連續方式輸送物料的機械設備，能夠部署在各種復雜的環境場所，現已成為散裝物料的主要輸送設備，具有安裝方便、使用壽命長、工作效率高等諸多優點。文章提出了一種在.NET框架下，采用C# .NET為編程語言實現的帶式輸送機參數化設計系統。實踐證明，參數化設計系統，能夠使得帶式輸送機設計過程變得更加高效、準確和靈活，大大提高了設計者的工作水平和工作效率。

關鍵詞：.NET框架；帶式輸送機；參數化設計

中圖分類號：TP311? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標志碼：：A

0引言

帶式輸送機是一種被廣泛應用在港口、電廠、礦山、廠房的機械運輸設備，具有構造簡單、輸送能力強、方便安裝、維修方便、投資成本低等諸多優點，受到眾多用戶的喜愛。近年來，隨著我國帶式輸送機技術快速的發展，帶式輸送機的設計理念和設計水平已經達到了國際先進水平。但是，隨著用戶對帶式輸送機的整體功能和性能的要求不斷提高，帶式輸送機設計已經朝著高運載、大速度、長距離的方向發展，顯然還延續人工方式進行設計、修改、再設計、再修改的方式已經不能適應當前的技術要求［1］。因此，使用相關的輔助軟件對帶式輸送機主要部件進行參數化設計是提高廣大設計者工作效率和設計水平的一種有效方法。

帶式輸送機的優點眾多，但主要優點如下。

（1）能夠運輸多種物料。

帶式輸送機可以運輸的物料種類非常豐富，不僅可以運輸石料、木材、面粉等日常物資，還可以運輸鹽酸、硫酸以及其他一些腐蝕性強的物品［2］。

（2）運載能力強。

帶式輸送機具有超強的運輸能力。一臺帶式輸送機可以在1小時內完成上百噸物資的運送，在一些特殊的場合，甚至可以完成上萬噸物資的運送。

（3）適合復雜環境工作。

同一般的運輸工具，如汽車、輪船等比較，其適合的運輸場所更加廣泛，它不僅可以安裝在具有一定角度的坡面上，同時還可以根據實際的地形進行安裝，甚至可以按照用戶的需要在一定的角度范圍內轉動［3］。

（4）運行狀況穩定、運輸成本低。

由于帶式輸送機故障率低的優點，在實際工作過程中，不需要投入太多的人力對其進行現場看護，大大節省了企業人力、物力的投入成本［4］。

從以上特點來看，帶式輸送機具有一些無可比擬的優點。但隨著用戶的需求不斷變化，其設計水平還有很大的提升空間，需要設計者來改進優化，以滿足用戶新需求。

1帶式輸送機設計計算帶式輸送機總體設計過程中，需要考慮因素如下：（1）運輸物料特性，如物料的粒度及級配、溫度、濕度以及物料是否有腐蝕性或者其他特殊因素。（2）驅動裝置的最大功率或者是運輸能力。（3）安裝環境及地質狀態。（4）送料口位置、方向及卸料位置和方向。（5）帶式輸送機安裝角度、高度等因素。除了上述考慮的因素外，還需要對一些參數進行計算，需要重點考慮以下方面。

1.1輸送帶張力計算

輸送帶張力是設計中的重要參數之一。在輸送帶正常工作的前提下，可以采用必要的實驗手段和對應的計算方法來較為精準地計算輸送帶的實際張力。在已知輸送帶上物料質量和輸送帶的速度的前提下，可以根據物料的質量和輸送帶的速度來計算輸送帶的張力［5］。在張力計算的過程中，還要重點考慮彈性形變和垂度兩個關鍵因素來保障輸送帶的運行穩定。

1.2輸送帶彎曲應力計算

輸送帶在實際的運行過程中，需要使用多個托輥和滾筒，所以在計算過程中還需要考慮輸送帶所承受的彎曲應力［6］。在計算輸送帶的彎曲應力時，需要考慮輸送帶的彎曲半徑、輸送帶的彈性模量、泊松比以及抗拉強度等因素。根據輸送帶的彎曲半徑和抗拉強度等參數，可以計算出輸送帶在彎曲處的應力分布情況，并據此選擇合適的輸送帶材料。

1.3軸和軸承設計

軸和軸承是帶式輸送機中的重要組成部分。在設計軸和軸承時，需要考慮軸的強度和剛度、軸承的承載能力以及潤滑和密封等因素［7］。根據實際工作情況和運行要求，可以選擇適合的軸和軸承類型，并對其進行強度和剛度校核。此外，還需要考慮軸和軸承的安裝和維護等方面的因素。

1.4驅動裝置選擇與設計

驅動裝置是保證帶式輸送機正常工作的必要條件，對輸送機的運載承受能力和工作效率起到重要的作用。在選擇和設計驅動裝置時，需要考慮電機功率、轉速、扭矩等因素，還需要考慮減速器和制動器等輔助裝置的選型和使用要求［8］。

1.5制動和逆止裝置設計

制動和逆止裝置是帶式輸送機安全運行的重要保障。在設計制動和逆止裝置時，需要綜合全盤考慮制動和逆止裝置的制動力矩和逆止力矩等重要參數，以確保在緊急情況下能夠及時停車或逆止［9］。此外，還需要考慮制動和逆止裝置的安裝和維護等方面的因素。

1.6托輥選擇與設計

托輥是支撐運輸帶的重要組成部分，在選擇和設計托輥時，需要考慮托輥的承載能力、轉動慣量以及密封和潤滑等因素。根據實際工況和運行要求，可以選擇適合的托輥類型，并對其進行強度和剛度校核［10］。

1.7機架設計

帶式輸送機最重要的支撐零部件為機架，設計水平對輸送機的穩定性起到非常重要的作用。在設計和選擇機架時，需要考慮機架的結構形式、材料和尺寸等因素，以確保機架具有足夠的承載能力和穩定性。根據實際工況和運行要求，可以選擇適合的機架類型，并進行相應的強度和剛度校核。綜上所述，帶式輸送機設計過程中，需要考慮多個方面，包括輸送帶張力計算、輸送帶彎曲應力計算、軸和軸承設計、驅動裝置選擇與設計、制動和逆止裝置設計、托輥選擇與設計以及機架設計等。在設計過程中，需要綜合考慮各個方面的因素，以確保帶式輸送機的穩定、高效和安全運行。

2參數設計化實例2.1參數化設計帶式輸送機在參數設計的過程中主要考慮以下4種因素。

2.1.1帶寬

帶寬是帶式輸送機的重要參數之一，它決定了輸送帶的最大承載能力。根據所需運輸物料的大小和重量，選擇合適的帶寬。例如：如果需要運輸大型物料或重載物料，則需要選擇較大帶寬的輸送帶。

2.1.2驅動功率/扭矩

驅動功率/扭矩是帶式輸送機的另一個重要參數，它決定了輸送帶的驅動力和輸送速度。根據所需運輸物料的摩擦系數和提升高度，選擇合適的驅動功率/扭矩。

2.1.3輸送速度

輸送速度是帶式輸送機的第三個重要參數，它決定了物料運輸的時間和效率。根據實際生產需求和物料特性，選擇合適的輸送速度。

2.1.4托輥類型和尺寸

托輥是帶式輸送機的支撐部件，對輸送帶的穩定運行起著關鍵作用。托輥的類型和尺寸需要根據實際運輸需求和輸送帶的寬度來選擇。

基于.NET程序的帶式輸送機參數化設計流程如圖1所示。

2.2設計框圖

在對帶式傳送機設計過程中，由于市面上的帶式傳送機型號多樣，各類參數對帶式傳送機的整體質量影響極大。一個適合的系數能夠讓設備消耗與耗能相匹配。如果通過復雜的公式來人工計算，難以保證系數的可靠性，而通過編程方式能夠很好地彌補人工計算的缺點。軟件設計如圖2所示。

2.3程序編寫

界面是人機交互的一個非常重要的組成部分，在.NET程序中，參數對話框由Form類表示。傳統.NET中對話框是通過Form類的ShowDialog（）函數實現，但在AutoCAD中這個函數會出現一些無法預料的錯誤。所以AutoCAD.NET專門提供了2個函數來顯示參數對話框，它們都是ApplicationServices命名空間的Application類的靜態成員函數。

一般使用模態對話框，其顯示是通過ShowModalDialog（）函數實現，其有5種重載，本文使用其中最簡單的形式：

public static DialogResult ShowModalDialog（Form formToShow）

所以函數顯示的方法如下：

public class CustomDialog

{［CommandMethod（"ModalDialog"）］

public void ModalDialog（）

{

ModalForm form=new ModalForm（）;

Application.ShowModalDialog（form）;

}

為了提高繪圖效率，使用塊的方式將圖形加載到圖形數據庫當中。在使用.NET技術進行二次開發時，采用直接創建一個不帶屬性的簡單塊的方式，AutoCAD的塊是儲存在塊表記錄中的實體對象的集合。每一個塊都從BlockBegin對象開始，然后緊跟著數個Entity對象，最后以BlockEnd對象結束。

要在.NET中創建塊定義，可以按以下步驟進行：

（1）創建一個BlockTableRecord對象并設置塊的名稱。塊由BlockTableRecord類表示，該類只有一個無參數的默認構造函數，所以當創建一個BlockTableRecord對象后，還需使用Name屬性來設置塊名稱。利用Transaction類的GetObject（）函數獲得當前圖形的塊表對象。

（2）創建組成快的實體對象。調用BlockTableRecord類的成員函數AppendEntity將組成快的實體寫入塊表記錄，AppendEntity函數的定義如下：

PublicObject Id AppendEntity（Entity entity）;

通過調用BlockTable類的Add函數將創建的塊表記錄寫入當前圖形的塊表。

2.4程序的自動加載與發布

采用Lisp、VBA和ARX生成的這些程序文件，AutoCAD能夠自動識別并加載，但是對于.NET程序，本文要實現自動加載需要借助外部工具的力量，本文選擇Inno Setup這個簡單易操作的打包程序創建.NET安裝程序。

Inno Setup是一個由Delphi語言編寫的免費安裝制作軟件，相對市面上其他打包軟件，它更加小巧、簡便。要創建一個適用于多版本的AutoCAD安裝程序要經歷以下步驟：

（1）編寫一個Windows窗體程序，用于顯示當前系統安裝的AutoCAD，用戶需選擇并啟動所需的AutoCAD版本。

（2）編寫一個acad.lsp的Lisp文件，在其中鍵入加載.NET程序集的NetLoad命令，用于AutoCAD啟東時自動檢索其啟動位置的acad.lsp并自動運行。

（3）使用Inno Setup將上述兩文件進行打包。

首先使用Visual Studio中的Windows窗體設計器將下圖中的控件拖入。

隨后在Load事件處理函數Form1_Load中加入關鍵代碼如下：

Private void Form1_Load（object sender， EventArgs e）

{List locations=GetAutoCADLocations（）;

Foreach（string location in locations）

{

string installedCADs=location.Split（'＼＼'）.Last（）;

this.listBox1.Items.Add（installedCADs）;

}

}

public static List GetAutoCADLocations（）

{

List locations=new List（）;

RegistryKeykeyLocalMachine=RegistryKey.OpenBaseKey（RegistryHive.LocalMachine，RegistryView.Registry64）;

RegistryKey keyAutoCAD=keyLocalMachine.OpenSubKey（"SOFTWARE＼＼Autodesk＼＼AutoCAD"）;

string［］ cadVersions=keyAutoCAD.GetSubKeyNames（）;

foreach （string cadVersion in cadVersions）

{

RegistryKey keyCADVersion=keyAutoCAD.OpenSubKey（cadVersion）;

string［］ cadNames=keyCADVersion.GetSubKeyNames（）;

foreach （string cadName in cadNames）

{

if （cadName.EndsWith（"804"））

{

RegistryKey keyCADName=keyCADVersion.OpenSubKey（cadName）;

string location=keyCADName.GetValue（"Location"）.ToString（）;

locations.Add（location）;

}

}

}

return locations;

}

在使用OpenSubKey獲取AutoCAD在注冊表中的鍵時，由于當前系統位數不同，不能直接抓取，只能獲取到32位系統的注冊表鍵，為了解決這個問題，先使用OpenBaseKey函數打開64位系統的注冊表母鍵值，來避免這個問題。

準備第二部分的文件，用記事本文件輸入一段Delphi代碼：

（COMMAND “NETLOAD” “Chop10.dll”）

將記事本文件名改為acad.lsp，并將這兩個文件復制到一個文件夾中，打開Inno Setup進行安裝程序打包。

2.5實例分析

本文以輸送機機架中的連接鋼部件管為例，介紹其設計過程。首先，訪問系統主界面后，依次點擊參數設計、卸載架、連接鋼管后，彈出連接鋼管參數對話框，在對話框中分別輸入長度為304mm，小圓孔直徑為25mm，大圓孔直徑為80mm，中心距為200mm等參數后，點擊確定后，就可以生成三維參數模型。三維參數模型如圖3所示。

如果設計者對該三維參數模型不滿意，可以重復上述步驟，在連接鋼管參數對話框中修改參數后，重新生成新的三維模型。

3結語

本文提出的帶式輸送機參數化設計系統，旨在提高帶式輸送機設計人員的設計效率和設計質量，從而增強其設計產品在市場的競爭力，用戶可以通過系統輸入帶式輸送機關鍵部件的參數后，自動生成帶式輸送機的三維模型，同時也能夠生成二維工程圖。

實踐表明，該參數化設計系統能夠較好解決人工建模過程中對設計方案反復修改、重構的缺點，顯著降低了產品的設計周期，極大地提高了設計者的設計水平和設計效率，能夠為同行提供有益參考。

參考文獻

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（編輯王永超）

Design and implementation of a parameterized design system for belt conveyor

Sun? Xiangqing1， Gong? Jun2*， Xie? Ling2

（1.Petroleum transportation Co.， Ltd.， of China， Urumqi 830012， China;?2.Xinjiang University， Urumqi 830046， China）

Abstract：? Belt conveyor is a mechanical device driven by friction to transport materials in a continuous way. It is widely used in transportation places with a certain inclination angle or horizontal transportation places， and has many characteristics such as convenient installation， long service life and high working efficiency. In this paper， a parametric design method of belt conveyor based on C# .NET programming language under the. NET framework is proposed. By using this method， all parameters of belt conveyor can be managed conveniently. In the design process， users can input different parameter values according to their actual needs， and the system can automatically generate a belt conveyor model that meets the needs of users. On this basis， users can further modify and optimize the model until they are satisfied with it. Practice has proved that this design method can make the design process of belt conveyor more efficient， accurate and flexible， and greatly improve the working level and efficiency of designers.

Key words： .NET framework; belt conveyor; parametric design