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白云鄂博东矿胶带输送机动力学分析与工艺优化研究

作　者: 谢晓铭
导　师: 李国雄
学　校: 内蒙古科技大学
专　业: 采矿工程
关键词: 胶带输送机数学模型动态分析 AMESim 优化控制策略
分类号: TD528.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

本文首先概述了胶带输送机的发展趋势、动力学分析的必要性以及国内外技术现状，其次介绍了白云鄂博东矿胶带输送机半连续运输系统的实际状况及存在的问题。论文的主要研究内容阐述如下：根据东矿运输系统出现的关键技术问题，对胶带运输系统进行动力学分析，在静态分析的基础之上，针对现场不同工况下的动力学特性，推导了胶带输送机的动张力方程、张力与启动时间关系、张力与加速度关系、张力与速度关系；应用AMESim软件对胶带输送机起动过程中的各种工况进行仿真分析，为胶带输送机的现场应用及优化控制改造提供有效的理论参考依据；最后提出了合理的优化控制措施，通过现场实验和后期应用，效果显著。研究了露天矿汽车、破碎站、胶带输送机半连续长距离运输系统工艺配合的稳定性、可靠性以及智能化控制监测理论。通过对胶带输送机的动态分析和动力学仿真，实际工况的调整以及对驱动、张紧单元、制动系统的合理配置，分析并预测运输系统容易发生故障的环节，为矿井深部开采后连续可靠运输提供有力的技术依据和安全保障。胶带输送机在实际使用中，起动过程中输送带所受的张力大多是按照传统的静态设计方法来计算，忽略了胶带在载荷作用下的变形量，并且对胶带的物料按均匀分布，实际这些问题一直没有得到合理的解决，本文应用动力学原理和分类变量法提出了更近实际的算法。论文主要结果和结论：1.基于胶带的粘弹特性和胶带输送机在实际使用中经常出现的问题分析，确立了Kelvin-Vogit模型作为胶带的粘弹性模型。2.对胶带输送机的物理模型和数学模型进行分析，推导出了胶带输送机系统的粘弹性振动学微分方程，求出了在不同的起动曲线和拉紧装置下胶带动张力数学表达式，为胶带输送机的设计选型、模拟分析及优化控制提供了参考依据。3.以白云鄂博东矿2#胶带输送机为例，运用AMEsim软件建立了正弦加速度和组合摆线加速度等控制下的模型，并对不同工况下胶带的动张力做了仿真分析，并得出相关结论：起动速度越大，胶带在起动过程中受到的动张力越大；曲线的最大加速度越大，振动越明显；起动过程中物料载荷越大、分布越不均匀，输送带受到的动张力越大，振动越剧烈。4.最后根据论文的分析，与实际工况问题相结合，对东矿胶带输送机半连续运输系统工艺配合的安全、稳定、高产高效提出合理的控制策略方案，主要包括破碎站、给料胶带输送机以及胶带输送机运输系统的智能化监测管理系统改造。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
1 绪论  10-18
  1.1 课题提出的背景  10-11
    1.1.1 胶带输送机技术发展趋势  10
    1.1.2 胶带输送机动态分析与工艺优化的必要性  10-11
  1.2 课题研究现状  11-13
    1.2.1 国外胶带输送机技术研究现状  11-12
    1.2.2 国内胶带输送机技术研究现状  12-13
  1.3 白云鄂博东矿胶带半连续运输系统及问题的提出  13-15
    1.3.1 白云鄂博东矿胶带输送机概况  13-14
    1.3.2 白云鄂博东矿胶带输送机问题及分析  14-15
  1.4 选题的目的和意义  15-16
  1.5 课题主要工作和技术路线  16
    1.5.1 课题主要研究工作  16
    1.5.2 课题研究的思路与方法  16
  1.6 课题研究的发展与创新  16-17
  1.7 本章小结  17-18
2 胶带输送机半连续运输系统动态特性分析  18-26
  2.1 胶带输送机动态分析的要求  18
  2.2 动态分析模型的建立  18-25
    2.2.1 胶带输送机的物理模型  18-19
    2.2.2 胶带输送机的数学模型  19-25
  2.3 本章小结  25-26
3 动力学方程的建立与求解  26-41
  3.1 胶带输送机动态特性影响因素  26-31
    3.1.1 输送机胶带在相邻托辊间的形变位移  26-27
    3.1.2 实际工况下的胶带载荷  27-28
    3.1.3 胶带非均匀载荷作用下的位移变量  28-31
  3.2 动力学方程坐标系的选择及约束条件  31-32
  3.3 胶带输送机不同拉紧装置下连续动力学方程的解析  32-33
    3.3.1 重锤拉紧装置  32
    3.3.2 固定拉紧装置  32-33
    3.3.3 自动拉紧装置  33
  3.4 不同起动曲线控制下胶带动张力计算  33-40
    3.4.1 恒定加速度控制启动过程  33-35
    3.4.2 正弦形加速度控制曲线  35-37
    3.4.3 抛物线形加速度控制曲线  37-38
    3.4.4 三角形加速度控制曲线  38-40
  3.5 本章小结  40-41
4 白云鄂博东矿胶带输送机几种工况下的实验  41-55
  4.1 胶带输送机有限元模型的动力学方程  41-42
  4.2 几种工况下AMEsim动力学仿真  42-47
    4.2.1 AMEsim软件介绍  42-43
    4.2.2 胶带输送机基于AMEsim的建模  43-47
  4.3 胶带输送机起动过程的仿真结果与分析  47-54
    4.3.1 速度和加速度的变化曲线  47-49
    4.3.2 重锤张紧处位移的变化曲线  49
    4.3.3 起动时间对输送带张力的影响  49-51
    4.3.4 启动曲线对胶带张力的影响  51-52
    4.3.5 货载物料对胶带张力的影响  52-53
    4.3.6 胶带输送机胶带整体效果图  53-54
  4.4 本章小结  54-55
5 白云鄂博东矿胶带输送机半连续运输系统优化控制策略  55-69
  5.1 整体方案的提出  55
  5.2 东矿上运胶带输送机防逆转托辊的运用  55-57
  5.3 岩石胶带运输系统破碎站及胶带给料点的控制改进  57-61
    5.3.1 破碎站仓压分析及监测  57-59
    5.3.2 漏斗排料口及给料皮带优化  59-61
  5.4 东矿胶带输送机监测控制系统的改造及现场试验  61-68
    5.4.1 改造技术方案  62
    5.4.2 系统组成及功能  62-64
    5.4.3 实际工况测试与结果分析  64-65
    5.4.4 东矿监测系统使用情况与效益分析  65-68
  5.5 本章小结  68-69
6 结论与展望  69-72
  6.1 结论  69-70
  6.2 展望  70-72
参考文献  72-76
在学研究成果  76-77
致谢  77

白云鄂博东矿胶带输送机动力学分析与工艺优化研究

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