摘要：采用AMESim软件,对带式输送机系统进行建模,得到了相应的张力、速度曲线,为带式输送机的动态分析提供了一种更直观和应用的方法。
关键词：带式输送机; 动态分析; AMESim软件
1引言
大型带式输送机必须采用较为精确的动态分析[ 1～3 ] 。本文采用基于离散模型有限元方法和粘弹性力学模型对输送机系统进行分析。法国IMAGINE公司开发的高级仿真软件AMESim,是一个图形化的开发环境,用于工程系统的建模、仿真和动态性能分析。可以用AMESim的各种模型库来设计系统,快速达到建模仿真的目标, 同时还提供了与Matlab、ADAMS等软件的接口,可方便地与这些软件进行联合仿真[ 4 ] 。
2模型组成及仿真
采用Kelvin - Vogit粘弹性模型,将输送机输送带划分为有限个单元,各单元采用首尾连接的方式连接形成一个闭环结构(如图1) 。
图1 胶带离散体动力模型构造示意图
(1) 单元划分
设输送机长度为L, 将输送机上分支划分为N段,从机头开始编号,依次为: 1, 2, ⋯, N;将下分支划分为M 段,从尾部开始编号,依次为:N + 2, N + 3, ⋯,N +M +1。第一传动滚筒编号: N +M + 4;第二传动滚筒编号:N +M +3;改向拉紧滚筒编号N +M +2。
(2) 拉紧位移分析
设输送带与拉紧滚筒相遇点的位移ur2 ,分离点的位移ur1 ,则拉紧滚筒周边的位移为ur。
2ur = ur1 + ur2 (1)
(3) 模型及仿真
图2 5-1大巷输送机缠绕示意图
本文中以金烽昌汉沟矿5 - 1大巷输送机为模型(如图2) ,输送机总长6832m,提升高度- 110m。每50m划分为一个单元,分别设定仿真参数,其中每个单元的参数如下:
Vogit模型中刚度系数5200kN /m; 粘性阻尼系数4160kN /m; 每5 0m输送带质量1472kg; 上托辊旋转部分质量1731. 5kg;下托辊旋转部分质量616kg;模拟摩擦阻力系数0. 025;滚筒和输送带摩擦系数0. 25; 起动加速时间300 s; 稳态运行速度4. 5m / s。主从驱动间实现功率平衡。运用AMESim仿真软件搭建输送机的离散模型(如图3) 。
图3 5-1大巷输送机仿真图
仿真时,采用澳大利亚Harrison提出的正弦加速度控制曲线起动。
Harrison起动曲线(图4) ,开始的起动加速度为零,速度平稳增加,到T /2时,达到最大加速度值,然后逐渐对称减小加速度,当达到输送机设计的带速时,加速度减为零。
图4 Harrison输送带起动曲线
运用AMESim仿真按照如下步骤进行:
1) 在“绘图模式( Sketch Mode) ”中,将各对应模块按照原理图一一连接好;
2) 在“子模型模式( SubmodelMode) ”中为系统中的模块选择合适的子模型,并保存;
3) 转入“参数模式( ParameterMode) ”中输入各个模块的参数;
4) 选择“运行模式(Run Mode) ”中的“运行参数(Run Parameter) ”,更改运行时间,然后点击“开始运行”,运算模型并得到结果,并对相应的结果进行分析。
在步骤4)中不断循环进行,分析所得仿真结果,得到设计时所需的最佳参数。
3仿真结果及分析
调整各模块的特征参数,得到各单元的起动速度曲线、张力曲线及张紧机构的位移曲线(图5、6、7) 。
图5说明:机头单元先起动,机尾单元延迟30 s后起动,最终达到一样的运行速度。
图6说明:机头单元张力最大,随后每个单元的张力值递减,在起动10 s左右张力达到一个峰值,稳定后机头的张力为500kN,机尾张力为370kN。
图7说明:张紧装置在10 s达到最大位移9. 5m,在起动过程中输送带的总伸长量为19m。
这些结果均与实际情况相似。
4结语
基于AMESim软件建立带式输送机仿真模型,通过仿真分析,可以看到输送带速度和张力的变化,以便更合理的确定设计参数。充分利用AMESim仿真软件图形化的开发环境,设计者可以专注于物理系统本身,有效提高设计效率。
参考文献:
[ 1 ] 宋伟刚. 通用带式输送机设计[M ]. 北京:机械工业出版社,2006
[ 2 ] 毛君,等. 带式输送机动态设计理论与应用[M ]. 沈阳:辽宁科学技术出版社, 1996
[ 3 ] 李辉,赵娟. 带式输送机断带过程计算机仿真[ J ]. 煤矿机电,2007 (6)
[ 4 ] AMESim4. 0 UserManual[M ]. IMAGINE S. A. , 2002
作者简介:杨华(1981 - ) ,女,煤炭科学研究总院上海分院在读硕士研究生。研究方向为运输机械设计及理论。(end)
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