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作者：鄭曉敏

  帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算是按照滿載工況進(jìn)行考慮的，但在實(shí)際的生產(chǎn)運(yùn)行中，載荷情況較為復(fù)雜，因此有必要對(duì)典型載荷下可伸縮帶式輸送機(jī)的啟動(dòng)、自移機(jī)尾等動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行分析。

1  可伸縮帶式輸送機(jī)AMESim模型

1.1  可伸縮帶式輸送機(jī)結(jié)構(gòu)及技術(shù)數(shù)據(jù)

本文以DJS160/350/3x500型可伸縮帶式輸送機(jī)為例，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖1所示。輸送機(jī)長(zhǎng)度為3 200 m，近似水平布置，輸送量為3 500 t／h，帶寬為1600 mm，設(shè)計(jì)帶速為4 m/s，機(jī)頭驅(qū)動(dòng)功率為3×500 kW，儲(chǔ)帶長(zhǎng)度為200 m，輸送帶彈性模量為16 MPa，單位長(zhǎng)度輸送帶質(zhì)量為21.2 kg/m，滿載工況下，單位長(zhǎng)度物料質(zhì)量為243.1 kg／m，單位長(zhǎng)度旋轉(zhuǎn)部分等效質(zhì)量為承載段24.1 kg/m、回程段11. 45 kg/m，機(jī)尾為自移機(jī)尾。

1.2  輸送帶模型

礦用帶式輸送機(jī)輸送帶多為鋼絲繩芯阻燃輸送帶，其彈性主要由鋼絲繩帶芯決定，黏性則主要由橡膠決定。在實(shí)際使用中，鋼絲繩帶芯與橡膠變形一致但受力不同，基于此，輸送帶的模型采用Vogit模型較為合理，即彈簧和阻尼器并聯(lián)后再與質(zhì)量塊串聯(lián)的模型，如圖2所示。

1.3  拉緊力和自移機(jī)尾

  帶式輸送機(jī)在不同運(yùn)行階段對(duì)拉緊力有不同的要求，一般在啟動(dòng)階段拉緊力為滿速運(yùn)行階段的1.4倍～1.8倍。在本例中，帶式輸送機(jī)啟動(dòng)階段拉緊裝置的總拉緊力為500 kN，滿速運(yùn)行階段拉緊力為330kN。為了排除由于拉緊裝置設(shè)計(jì)不合理等因素對(duì)研究對(duì)象的仿真試驗(yàn)產(chǎn)生干擾，在模型的建立中，帶式輸送機(jī)每個(gè)運(yùn)行階段的拉緊力采用恒張力。

  自移機(jī)尾推移行程為2 700 mm，自移過程完成時(shí)間為20 s，利用AMESim信號(hào)庫(kù)中速度隨時(shí)間變化的函數(shù)關(guān)系，可實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)尾自移速度的控制。

1.4  可伸縮帶式輸送機(jī)整機(jī)模型

  在建立可伸縮帶式輸送機(jī)整機(jī)模型時(shí)做以下假設(shè)：①載荷在承載段均勻分布；②不考慮輸送帶沿帶寬的橫向運(yùn)動(dòng)；③輸送機(jī)在啟動(dòng)之前處于制動(dòng)狀態(tài)，且輸送帶初始狀態(tài)各點(diǎn)張力為零；④不考慮托輥彈性。

  在AMESim中建立的可伸縮帶式輸送機(jī)仿真模型如圖3所示，主要由機(jī)械及控制部分組成。輸送帶25 m為一個(gè)單元，承載段和回程段各劃分為128個(gè)單元，儲(chǔ)帶倉(cāng)劃分為6個(gè)單元。帶式輸送機(jī)啟動(dòng)速度曲線為澳大利亞專家Harrison所提出的正弦加速度即“S曲線”，啟動(dòng)時(shí)間200 s。拉緊力于O s時(shí)開始施加于游動(dòng)小車；10 s時(shí)帶式輸送機(jī)啟動(dòng)；210 s時(shí)帶式

輸送機(jī)啟動(dòng)完成；300 s～330 s拉緊力切換至滿速運(yùn)行所需拉緊力；500 s時(shí)機(jī)尾開始自移；520 s時(shí)機(jī)尾自移結(jié)束；700 s仿真結(jié)束。

2仿真結(jié)果分析

圖4為輸送機(jī)在載荷量分別為243.1 kg/m（滿載）和122 kg/m以及空載3種工況下機(jī)頭驅(qū)動(dòng)滾筒趨入點(diǎn)張力曲線。由圖4可知，載荷不同，帶式輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)滾筒趨入點(diǎn)張力大小不同，滿載工況下，該點(diǎn)張力值最大，空載工況下該點(diǎn)張力值最��；在帶式輸送機(jī)啟動(dòng)過程中，滿載工況下張力波動(dòng)最大，空載工況下波動(dòng)最�。�300 s時(shí)，拉緊力開始切換至滿速運(yùn)行所需拉緊力，滿載工況下張力波動(dòng)最大，空載工況下波動(dòng)最��；500 s時(shí)機(jī)尾開始自移，空載工況下張力波動(dòng)較為明顯，且波動(dòng)持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)，波動(dòng)衰減最慢；滿載工況下510 s時(shí)驅(qū)動(dòng)滾筒趨入點(diǎn)張力開始變化，載荷量為122kg/m工況下507 s時(shí)張力開始變化，空載工況下503 s時(shí)張力開始變化，說明滿載工況下機(jī)尾自移時(shí)，應(yīng)力波經(jīng)10 s左右傳到機(jī)頭驅(qū)動(dòng)滾筒，而空載工況下經(jīng)3s左右傳到機(jī)頭驅(qū)動(dòng)滾筒，載荷越大，應(yīng)力波傳播速度越慢。

圖5為帶式輸送機(jī)啟動(dòng)過程中不同載荷下機(jī)尾自移速度曲線。由圖5可知，10 s帶式輸送機(jī)開始啟動(dòng)，空載工況下43 s時(shí)機(jī)尾開始產(chǎn)生速度，載荷量122kg/m工況下58 s時(shí)機(jī)尾開始產(chǎn)生速度，滿載時(shí)69 s機(jī)尾開始產(chǎn)生速度，因此，載荷量越大，在帶式輸送機(jī)啟動(dòng)過程中，機(jī)尾的速度響應(yīng)就越為滯后。

圖6為帶式輸送機(jī)啟動(dòng)過程中不同載荷游動(dòng)小車速度曲線。由圖6可知，滿載時(shí)速度峰值為0. 18 m/s；載荷量為122 kg/m時(shí)，速度峰值為0.14 m／s;空載工況下，速度峰值為0. 08 m/s，因此，載荷量越大，輸送機(jī)啟動(dòng)過程中游動(dòng)小車的速度峰值也越大。

圖7為不同載荷下機(jī)尾自移過程中游動(dòng)小車速度曲線。由圖7可知，在機(jī)尾開始自移后，游動(dòng)小車均在502 s左右產(chǎn)生速度變化，其峰值未呈現(xiàn)出明顯規(guī)律，但衰減速度規(guī)律明顯；滿載時(shí)，游動(dòng)小車速度波動(dòng)持續(xù)時(shí)間最短，其波動(dòng)衰減速度最快；空載工況下，則速度波動(dòng)持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)，因此，載荷越大，帶式輸送機(jī)機(jī)尾自移過程中，游動(dòng)小車速度波動(dòng)衰減越快。

3結(jié)語

通過在AMEsim中對(duì)可伸縮帶式輸送機(jī)的建模及仿真，分析了可伸縮帶式輸送機(jī)在不同載荷下的啟動(dòng)、張緊力變化、機(jī)尾自移等工況下的動(dòng)態(tài)特性，并得出了以下結(jié)論：①帶式輸送機(jī)啟動(dòng)過程中，載荷量越大，驅(qū)動(dòng)滾筒趨人點(diǎn)張力越大，且張力波動(dòng)越大，機(jī)尾速度響應(yīng)滯后越為明顯，且游動(dòng)小車速度峰值越大；②拉緊力變化過程中，載荷量越大，驅(qū)動(dòng)滾筒趨入點(diǎn)張力波動(dòng)越大；③機(jī)尾自移時(shí)，載荷量越大，應(yīng)力波傳到機(jī)頭的速度越慢，驅(qū)動(dòng)滾筒趨入點(diǎn)張力波動(dòng)衰減越快，游動(dòng)小車速度波動(dòng)衰減也越快。

4摘要：建立了可伸縮帶式輸送機(jī)AMESim模型，對(duì)輸送機(jī)在不同載荷下啟動(dòng)、滿速運(yùn)行和機(jī)尾自移等過程進(jìn)行了仿真。仿真結(jié)果表明，帶式輸送機(jī)啟動(dòng)過程中，載荷量對(duì)驅(qū)動(dòng)滾筒趨入點(diǎn)張力、機(jī)尾速度響應(yīng)時(shí)間和游動(dòng)小車速度峰值等均有明顯影響；拉緊力變化過程中，載荷量越大，驅(qū)動(dòng)滾筒趨入點(diǎn)張力波動(dòng)越大；機(jī)尾自移時(shí)，載荷量越大，應(yīng)力波傳到機(jī)頭的速度越慢，驅(qū)動(dòng)滾筒趨入點(diǎn)張力波動(dòng)和游動(dòng)小車速度波動(dòng)衰減越快。