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皮帶輸送機(jī)是一種故障種類繁多、故障頻繁的輸送設(shè)備。皮帶輸送機(jī)的一些易發(fā)故障如滾筒包膠磨損、筒皮斷裂、軸承損壞、輸送帶撕裂和磨損等，都與輸送機(jī)的運(yùn)動(dòng)和受力有著直接或間接的關(guān)系。要有效地分析、預(yù)測(cè)和處理這些問題，就必須對(duì)相關(guān)力學(xué)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算和校核，而這項(xiàng)工作涉及公式繁多，關(guān)系復(fù)雜，人工計(jì)算繁瑣，耗時(shí)且出錯(cuò)概率大。為此，業(yè)內(nèi)研發(fā)了皮帶輸送機(jī)故障分析預(yù)測(cè)軟件(APBF軟件)。該軟件應(yīng)用方便，可為皮帶輸送機(jī)的日常管理提供科學(xué)依據(jù)。APBF軟件系統(tǒng)的研發(fā)流程見圖1。
圖1 APBF軟件系統(tǒng)研發(fā)流程
該研究的主要內(nèi)容可以概括為3個(gè)方面：一是確定皮帶輸送機(jī)典型故障的相關(guān)力學(xué)參數(shù)；而是建立用于故障分析預(yù)測(cè)的數(shù)學(xué)模型；三室進(jìn)行數(shù)學(xué)模型的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言編譯及二次開發(fā)。
1、典型故障及力學(xué)參數(shù)的研究
研究皮帶輸送機(jī)典型故障及其力學(xué)參數(shù)是軟件研發(fā)中的一項(xiàng)基礎(chǔ)性工作。皮帶輸送機(jī)故障繁雜，導(dǎo)致分析和預(yù)測(cè)這些故障所涉及的研究?jī)?nèi)容寬泛眾多。為準(zhǔn)確把握研究的切入點(diǎn)，我們首先對(duì)輸送機(jī)的常見故障進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，其中與力學(xué)密切相關(guān)且可建立計(jì)算模型的典型故障大致可以分為6類：輸送帶打滑(甚至起火)，滾筒包膠磨損，滾筒斷裂和軸端磨損，滾筒和托輥的移位或增減，驅(qū)動(dòng)單元變化，帶面損壞。
深入研究篩選以上典型故障中設(shè)計(jì)的力學(xué)參數(shù)，從中提取建模必須的獨(dú)立變量，如驅(qū)動(dòng)力、張緊力、摩擦力、滾筒和托輥的旋轉(zhuǎn)摩擦阻力、滾筒上的扭矩、壓力，以及兩側(cè)皮帶上的拉力等。參數(shù)審定的原則為含義明確、量化科學(xué)、數(shù)量全面、相互獨(dú)立，整個(gè)過程中共計(jì)得到了89各獨(dú)立力學(xué)參數(shù)。
2、故障分析預(yù)測(cè)模型的建立
對(duì)歸納出的皮帶輸送機(jī)典型故障進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，所設(shè)計(jì)到的計(jì)算公司可以概括為五大部分：輸送機(jī)阻力計(jì)算、驅(qū)動(dòng)力及部件受力計(jì)算，包膠與輸送帶間摩擦力計(jì)算，摩擦熱能轉(zhuǎn)換計(jì)算，以及橡膠磨耗計(jì)算。建模過程中，需要將已總結(jié)出的全部故障力學(xué)參數(shù)作為獨(dú)立變量納入到數(shù)學(xué)模型中。
(1)運(yùn)行阻力計(jì)算是皮帶輸送機(jī)力學(xué)分析的基礎(chǔ)，主要內(nèi)容包括：主要阻力，附加阻力，主要特征阻力，附加特種阻力，傾斜阻力，以及由以上阻力相加得到的運(yùn)行總阻力。需要特別說明的是，在建模過程中，必須對(duì)一些部件(如滾筒、托輥、清掃器等)的數(shù)量、形式及位置設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)變量，保證模型對(duì)各型皮帶輸送機(jī)典型故障具有廣泛的適用性。
(2)驅(qū)動(dòng)力計(jì)算中包括驅(qū)動(dòng)滾筒軸功率、電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)力、偶合器等連接部件的扭矩等，在建模中需要設(shè)置驅(qū)動(dòng)部件空間布置、啟動(dòng)方式、運(yùn)行數(shù)量所對(duì)應(yīng)的參數(shù)變量。部件受力計(jì)算中設(shè)計(jì)到輸送帶運(yùn)行張力、傳動(dòng)件受力、滾筒結(jié)構(gòu)受力、軸承座結(jié)構(gòu)受力及托輥受力等。
