皮带输送机的链条动力分析

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    皮带输送机非常广泛应用于家电、电器、烟草、注塑、印刷以及食品等各行各业，随着各个物件的组装、检测、调试、包装运输等。输送机可以根据不同的工艺要求进行选用普通连续运行、节拍运行及变速运行等多种控制方式。皮带输送机主要是由输送带、托辊、滚筒及驱动、制动、张紧、改向、装载、卸载及清扫等置进行组合成。皮带输送机是一种摩擦驱以连续方式输送物料的输送设备，在进行输送物料时，由最初的供料点到最终的卸料点间形成一种物料的输送流程，它既可以进行碎散物料的输送，也可以进行成件物品输送。
  
    皮带输送机的下链动力学分析模型包含着940个链节、82根摆杆、1条链条导轨样条曲线、1条摆杆返回导轨样条曲线。采用循环语句控制的Adams脚本语言自动建模方法，具体流程为：

1. 皮带输送机导入链条导轨的曲线关健点和摆杆返回导轨的曲线关健点；

2. 在输送设备在进行创建链条导轨样条曲线和摆杆返回导轨的样条曲线；

3. 导入链节和摆杆等三维CAD模型，设定各自质量等；

4.创建链节之间、链节与摆杆之间铰接约束；

5.创建链节与链条导轨样条曲线间的点线约束以及摆杆与摆杆返回导轨样条曲线间的点线约束；

6. 在链节上施加与链条导轨间的摩擦阻力，在摆杆上施加与摆杆返回导轨间的摩擦阻力；

7. 在链条尾端施加重锤张紧力，在链条前端施加速度驱动，设定分析条件求解计算。

　　施加链节与链条导轨间的摩擦阻力以及摆杆与摆杆返回导轨间的摩擦阻力时采用库伦摩擦力模型。对于动摩擦，摩擦力与支持力大小、摩擦因数和运动方向等有关，根据分析得到x方向摩擦力分量和y方向摩擦力分量的计算公式。　

    链传动系统共20个单元，而上链和下链都有九个单元，机头链轮有一个单元，机尾链轮也有一个单元，该单元的主动力主要由链轮驱动转矩来输入。建立基于Matlad软件包皮带输送机的链传动系统仿真模型，把恒定的驱动转矩输入到机头和机尾两处的链轮中，而其输出则是系统里每个单元的位移、速度与加速度以及链条的动张力。

　　皮带输送机应该对实际运行中的阻力进行克服。而运行阻力即为其中产生的摩擦力和拉力之和、皮带输送机倾斜角度、倾斜系数之间的乘积，将他们分别设为F、θ和a，则运行阻力FZ=F×θ×a。而F包括带回的煤与中部槽下表面之间的摩擦力、运载煤为克服溜槽侧帮而产生的摩擦力以及拉动刮板与链条所需拉力。

　　根据参数与相关计算公式，可以得到允许阻力的范围在720KN至780KN，在本文取其值为760KN。链轮半径为0.25米，在满载工况稳定运行的前提下，输入机头与机尾链轮处的转矩应该是运行阻力与半径乘积的一半，即为95KN/m。在满载启动工况下，应该将上面计算得到的恒定转矩同时输入机头和机尾链轮处。其中，仿真时间达到20秒。在自由停机工况下，当满载启动十秒之后，应该使得机头与机尾的链轮输入转矩为0，再进行仿真试验。在受异常荷载卡链工况下，当满载启动第十秒时，通过对单元6进行20秒的值为1MN异常巨大荷载的卡链工况仿真，载荷持续时间为1秒。