输送带弯曲阻力测试试验台设计与分析.doc

1、摘要带式输送机是输送散状物料的重要设备之一，以输送带作牵引和承载构件，通过承载物料的输送带的运动作物料连续输送设备，它广泛应用于煤炭、冶金、矿山、港口等领域，随着科技技术的进步与发展，对设备的要求性能越来越高，而弯曲阻力是输送机的主要运行阻力之一，其在日常工作使用中带来不必要的浪费与损耗，为了详细研究输送带弯曲阻力，并为研发节能型输送带提供测试工具，本文设计一种橡胶输送带弯曲阻力测试试验台。本文首先根据给定的试验台参数对其主要零部件如张紧缸、压下缸等进行了设计和校核；然后根据已有的输送带弯曲阻力数学模型对弯曲阻力进行了估算，对电机、减速器等零部件的运行参数进行计算，并计算和分析结果为依据，对试

2、验台中滚筒、托辊等零件的型号和生产厂家进行了选取；最后为了验证所设计的试验台能够满足设计要求，采用Pro/E对建立了试验台的三维虚拟样机模型，对模型的结构、质量及整机的装配和干涉情况进行了分析和验证，再利用ANSYS对试验台进行静力学分析和模态分析，对试验台的强度和动态特性进行了分析和校核，分析结果表明所设计的弯曲阻力试验台结构合理、强度能够满足使用要求。关键词：输送带；弯曲阻力；弯曲阻力测试试验台 ；Pro/ENGINEER；ANSYSI AbstractWith type conveying machine is conveying bulk-like material of import

3、ant equipment one of, to conveying with for traction and hosted component, through hosted material of conveying with of movement for material continuous conveying equipment, it widely application yu coal, and metallurgical, and mine, and port, field, with technology technology of progress and develo

4、pment, on equipment of requirements performance increasingly high, and bent resistance is conveying machine of main run resistance one of, its in daily using in the brings not necessary of waste and loss, to detailed research conveying with bent resistance, And to provide test tools for the developm

5、ent of energy-saving conveyor belts, designed to a rubber conveyor belt bending resistance test-bed.Paper first according to given of test Taiwan parameter on its main parts as zhang tight cylinder, and pressure xia cylinder, for has design and check; then according to has some conveying with bent r

6、esistance mathematics model on bent resistance for has estimates, on motor, and reducer, parts of run parameter for calculation, and calculation and analysis results for according to, on test Taichung drum, and supporting roll, parts of model and production manufacturers for has selected; last to va

7、lidation by design test Taiwan of can meet design requirements, used Pro/ E on established has test Taiwan of three dimensional virtual prototype model, on model of structure, and quality and the machine of Assembly and interference situation for has analysis and validation, again using ANSYS on tes

8、t Taiwan for statics analysis and die state analysis, on test Taiwan of strength and dynamic characteristics for has analysis and check, analysis results showed that by design of bent resistance test Taiwan structure reasonable, and strength can meet using requirements.Key Words：Conveyor belt；Bendin

9、g resistance；Resistance to bending test-bed； Pro/ENGINEER；ANSYS1目录1 绪论11.1 选题的依据和意义11.1.1 选题的依据11.1.2 研究主要运行阻力及能耗机理的目的和意义11.2 带式输送机主要运行阻力研究现状22 试验台设计参数确定与选型32.1 试验台主要设计参数32.2 张紧缸和压下缸参数计算42.3 输送带最大弯曲阻力估算82.4 主要零部件选型112.4.1 电机功率与电机选择112.4.2 减速器选型122.4.3 驱动滚筒与张紧滚筒选型132.4.4 压辊、托辊选型133 弯曲阻力测试试验台三维结构设计143

10、.1 Pro/ENGINEER简介143.2 试验台主要零部件建模143.2.1 标准件绘制143.2.2 关键零部件建模223.3 试验台装配模型建立及干涉分析233.3.1 装配模型建立233.3.2 装配零件干涉分析294 弯曲阻力测试试验台关键零部件强度校核334.1 Ansys简介334.2 支架及主架的静力学特性分析334.3 试验台模态分析385 结论456 技术经济性分析46致谢46参考文献48附录A49附录B551 绪论1.1 选题的依据和意义带式输送机是输送散状物料最重要的设备之一，是以输送带作牵引和承载构件，通过承载物料的输送带的运动进行物料输送的连续输送设备。它广泛应用

11、于煤炭、冶金、矿山、港口、建材等领域，随着国民经济的发展和科学技术的进步，带式输送机的应用将越来越广泛。目前带式输送机的发展趋势主要集中在长距离、高速度、大运量、大功率等方向。降低投资成本，降低运行阻力，提高单机效率和生产率一直是使用厂家追求的目标。1.1.1 选题的依据输送机的运行阻力分为：输送机线路上的主要阻力；各输送机部件上的附加阻力；输送载荷的提升阻力；由各种特殊装置产生的特殊阻力。对于长距离、大运量带式输送机来说，这几个方面阻力系数在总的综合模拟摩擦阻力系数中所占比例将随着输送机距离的增加、载荷的增大、胶带张力的提高而改变。对于平均张力、单位长度重量的大张力、重载荷胶带输送机，仅压陷

12、阻力系数一项就高达总摩擦系数的70%。附加阻力包括：在加料处加速区内物料与导料槽侧板间的摩擦阻力；在加料区域内输送物料与输送带间的惯性阻力和摩擦力；输送带经过滚筒的弯曲阻力和滚筒轴承阻力，输送带清扫器的摩擦阻力等。附加阻力一般与输送机的长度无关，并且是一常量，对于长距离带式输送机而言，与主要运行阻力相比，其所产生的阻力是次要的，对于长度超过1000m的带式输送机来说，其大小不会超过0.09倍的主要阻力。1.1.2 研究主要运行阻力及能耗机理的目的和意义首先，研究输送机主要运行阻力及能耗机理可以为设计低能耗输送机提供理论依据。众所周知，采用标准化的设计方法常常使计算能耗大于实际能耗，这不仅会增加

13、输送机的投资成本，还会严重影响输送机的性能。通过对主要运行阻力及其影响因素的研究，得到计算运行阻力的科学、合理的理论公式，在设计中，就可以优化输送机结构技术参数等，这不仅可以解决上述问题，而且可以降低输送机能耗，这具有重要的实际意义和经济价值。其次，装机效率效率有所提升。我们国家输送机装机功率低，国产带式输送机的装机功率约为国外产品的30%40%，固定带式输送机的装机功率相差更大，而降低输送机的主要运行阻力可以在有限的装机功率的基础上提高生产效率，这对于长距离、高速度、大运量、大功率输送机的发展具有重要意义。长距离、高速度、大运量、大功率等已经成为目前带式输送机的发展方向，研究运行阻力的形成机

14、理，分析输送带粘弹性特性、运行速度、载荷、托辊半径、托辊间距、输送带本身性能等各种因素对运行阻力的影响，对从根本上解决提速降耗，降低成本，提高运量和功率具有重要的意义。1.2 带式输送机主要运行阻力研究现状变形阻力主要包括：压陷阻力和弯曲阻力两部分。当输送带在托辊组间运行时，胶带周期性的横向和纵向变形使得胶带上各点相当于受到一个交变的动载荷作用，由于胶带的粘弹性特性，在动荷载作用下会产生能量损耗；当物料随输送带一起运行时，物料与输送带间及物料内部颗粒之间将产生相对运动、并伴随着物料颗粒的重新排列、剪胀及颗粒破碎等，这些都将产生能量的消耗，形成物料弯曲阻力。输送带压陷阻力是运行中托辊压入输送带覆

15、盖层而引起的变形功，因为覆盖层材料具有的粘弹性滞后特性在带辊脱离接触后不能完全恢复引起的。输送带的弯曲变形阻力是当输送带在托辊组间运行时，由于胶带周期性的横向和纵向变形引起的；物料变形阻力是当物料随输送带一起运行时，由于输送带的横、纵变形而使物料内部产生内摩擦等，带料间产生外摩擦而产生的能耗引起的。12 试验台设计参数确定与选型输送带测试试验台主要由驱动滚筒、张紧滚筒、试验台框架、电机、减速器等组成。在满足测试系统的试验条件的前提下，其具体设计参数简介如下：图2-1 弯曲阻力测试试验台工作原理图Fig. 2-1 Bending resistance test bench schematic diagram 工作原理和工作过程：测试前，先将张紧油缸缩回，然后将输送带放置在驱动滚筒和张紧滚筒之间，再采用硫化接头机对输送带进行硫化接头，当输送带链接完毕后，将张紧滚筒伸出，这时输送带被张紧，当输送带张紧到指定的张力时，张紧液压缸停止工作并锁死，然后再将支架上的压下缸伸出，推动压辊下压，作用于输送带上，使得输送带弯曲，当压下缸的推力达到指定值时，压下缸停止工作