刮板输送机链条张力分析及监测研究

发布时间：2020-06-04 17:31

【摘要】：刮板输送机作为综采工作面机械化采煤的关键装备,承担着运煤、为采煤机提供运行轨道以及为液压支架提供推移支点的重要任务。刮板输送机链条与链轮、刮板连接,与原煤直接接触,其张力直接反映输送机的运行状态。链条张力的时变特性且难以有效控制经常导致刮板输送机发生跳链、堵转、断链等故障,但目前尚缺少成熟的技术对链条张力进行有效监测,限制了链条张力的控制效果。本文结合刮板输送机实际工况,对刮板输送机链条张力进行了分析计算,利用虚拟样机技术对链条张力进行了模拟仿真,通过有限元分析获得了链条应力和变形的分布情况,设计了刮板输送机链条张力监测方案,实现了链条张力的实时监测。论文的主要工作及研究成果如下:(1)在分析刮板输送机基本结构及工作原理的基础上,对刮板输送机预张力进行了分析计算,提出了刮板输送机载煤量的计算方法,运用逐点计算法分别对空载运行时、均布载荷时刮板链张力进行了分析计算,并对链传动系统多边形效应进行了分析。(2)基于Creo三维设计软件建立了刮板输送机三维实体模型,利用ADAMS动力学分析软件建立了刮板输送机链传动系统动力学仿真模型,并根据课题研究目的及刮板输送机链传动系统的特点对仿真模型进行了简化。通过模拟不同工况,分析相应工况下刮板链张力变化规律,得到链轮和刮板链的动态载荷,为链传动系统的有限元分析提供了载荷依据。(3)利用ANSYS有限元分析软件对链传动系统关键零部件进行了有限元分析,得到其应力和变形的分布情况,为应变传感器的安装提供策略。结合刮板输送机运行特点设计了刮板输送机链条张力监测方案,该方案可以快速有效地检测刮板输送机链条张力信息,同时对监测方案中涉及的结构组件进行了强度校核、疲劳寿命校核。(4)搭建了刮板输送机链条张力监测实验平台,并在江苏省矿山智能采掘装备协同创新中心进行了地面实验。实验结果表明,刮板输送机链条张力监测方案切实可行,能够实现刮板输送链条张力的实时采集、无线传输、远程监测,链条张力变化趋势与链传动系统动力学仿真结果吻合。
【图文】：

模型图,动力学仿真,模型,构件

图 3-11 简化后的链传动系统动力学仿真模型Figure 3-11 Dynamic simulation model of chain transmission system after simplified3.3.3 链传动系统接触对空间位置表示及接触判定刮板输送机链传动系统动力学仿真属于多接触问题，系统内包括很多接触体，如链轮、链条、刮板和中部槽，接触体之间构成多个接触对传递彼此之间的接触力[81]。接触力是一种作用在构件上用来表征构件之间相互作用的特殊力，当两个构件相互接触发生变形就会产生接触力。链轮与平链、平链与立链是刮板输送机链传动系统中两组典型的接触对，为了描述其在空间中的位置和姿态，需要定义惯性坐标系、载体坐标系和节点坐标系[82]。惯性坐标系又称为地面坐标系，是固定在地面标架上的坐标系，不随任何构件的运动而运动，所有构件的位置、方向、速度、加速度都由惯性参考系来确定。载体坐标系又称为局部构件参考坐标系，是固连在构件上并随构件一起运动的坐标系，当构件在空间内运动时，，构件的位置和方向都可以通过载体坐标系在惯性坐标系的位置和方向来确定。节点坐标系又称为标架坐标系，节点坐标系固定在构件上，用来定义构件的作用点

断链,脚本,工况,接触力

2.2 秒时断点处接触对的接触力失效，实现刮板输送机断链仿真。断链工况的仿真脚本设置如图 3-15 所示。图3-15 断链工况的仿真脚本设置Figure 3-15 Simulation script setting of chain scission state3.4.2 利用宏命令施加接触力刮板输送机链传动系统进行动力学仿真时，需要在链轮与平链之间、平链与立链之间施加接触力。施加接触力时，合理设置接触碰撞参数是确保链传动系统仿真成功的关键因素。由于链传动系统动力学仿真模型接触过多，逐个施加接触力复杂繁琐且容易出错，本文利用 ADAMS 动力学分析软件提供的宏命令来完成接触力的施加。
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH227

【参考文献】