带式输送机换向滚筒优化设计

发布时间：2020-04-20 02:19

【摘要】：带式输送机是矿井主要运输设备之一。换向滚筒作为带式输送机的主要组成部分,其作用为增大围包角和改变输送带的运行方向,它的轻量化对于带式输送机的安全可靠运行具有重要工程意义。本文通过构建某型号的换向滚筒有限元分析模型,考虑强度、刚度和频率等约束条件,用多种方法对换向滚筒进行优化设计。主要工作如下:(1)换向滚筒确定性优化设计。结合滚筒有限元静力分析,运用BBD实验设计技术,构建换向滚筒最大位移和应力的二次响应面近似代理模型;进而建立以滚筒质量为目标函数,以位移和应力为约束条件的换向滚筒优化模型,并采用序列二次规划方法对模型进行优化求解。对某型号带式输送机换向滚筒优化结果表明,在满足结构设计要求的前提下,滚筒质量减少了 13.37%。(2)换向滚筒稳健性优化设计。在响应面拟合函数的基础上,构建了换向滚筒稳健优化设计模型,该模型采用概率模型描述不确定变量,以筒壳厚度、筒毂厚度和筒毂内径的均值和标准差为设计变量,以滚筒质量的均值和标准差为目标函数,以位移和应力为稳健约束条件,采用序列二次规划法对换向滚筒稳健性优化模型进行求解。优化结果表明,在满足结构设计要求的前提下,滚筒质量减少了4.98%。且稳健性优化结果均大于确定性优化的结果,表明了稳健性优化设计的合理性,也为符合工程实际需求的滚筒设计制造提供有益的理论依据和参考。(3)换向滚筒多目标优化设计。以滚筒质量和固有频率为目标函数,以位移和应力为约束条件建立了换向滚筒优化模型,通过Ansys Workbench优化模块,采用多目标遗传算法对滚筒进行优化设计。换向滚筒优化结果表明,在满足结构设计要求的前提下,换向滚筒的一阶固有频率从261.88Hz增加到300.511Hz,换向滚筒的质量也从1288.4kg降低到1178.1kg。
【图文】：

带式输送机,零部件,逆止器,围包角

图 1.1 带式输送机式输送机的组成零部件比较多，各零件的结构也比较复杂，其零部件分别是、上下托辊、传动滚筒、换向滚筒和逆止器等(图 1.2)。其中，电机带动驱动输送机提供动力，，换向滚筒的主要作用是增加传动围包角和改变输送带的运

整机结构,带式输送机,清扫器

图 1.2 带式输送机典型整机结构1 头部漏斗；2 头架；3 头部清扫器；4 传动滚筒；5 安全保护装置；6 输送带；7 承载托辊；8 缓冲托辊；9 导料槽；10 换向滚筒；11 螺旋拉紧装置；12 尾架；13 空段清扫器；14 回程托辊；15 中间架；16 电动机；17 液力耦合器；18 制动器；19 减速器；20 联轴器
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：O224;TH222

【参考文献】