遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)1附錄A現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的作用摘要本文描述了用于全地形帶式輸送機(jī)系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的模型和設(shè)備。將理論計(jì)算與現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量進(jìn)行了比較。闡述了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量如何通過(guò)對(duì)預(yù)期設(shè)計(jì)性能和實(shí)際性能的對(duì)比確定偏差。由于帶式輸送機(jī)的項(xiàng)目資本和運(yùn)營(yíng)費(fèi)用具有非常重要的意義，所以輸送帶的力、強(qiáng)度和預(yù)期壽命的準(zhǔn)確的理論預(yù)計(jì)正在變成重要的設(shè)計(jì)工具。準(zhǔn)確的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量是證明理論的唯一真實(shí)方法，因此在證明理論模型的準(zhǔn)確性上具有特殊意義。不精確的預(yù)計(jì)會(huì)導(dǎo)致失敗的嚴(yán)重風(fēng)險(xiǎn)以及造成客戶的項(xiàng)目資本和運(yùn)營(yíng)費(fèi)用的浪費(fèi)和過(guò)度支出。引言這本學(xué)報(bào)刊登了很多關(guān)于長(zhǎng)距離帶式輸送機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的分析和數(shù)學(xué)建模的文章。僅有很少的幾篇文章討論了系統(tǒng)一旦投入運(yùn)行和使用的實(shí)際性能。這篇文章描述了測(cè)試方法學(xué)、相關(guān)設(shè)備及輸送機(jī)動(dòng)力公司對(duì)投入運(yùn)行的長(zhǎng)距離帶式輸送機(jī)的一些測(cè)量結(jié)果。它將論證通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)報(bào)告中描述的預(yù)期性能與實(shí)際性能對(duì)比以確定其偏差的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的作用。對(duì)系統(tǒng)組成部分（例如制動(dòng)或驅(qū)動(dòng)控制器）的設(shè)計(jì)調(diào)整的改變都可能導(dǎo)致操作上的問(wèn)題。為了最大限度地理解導(dǎo)致這些問(wèn)題的因素，并給出適當(dāng)?shù)慕鉀Q方案，理解帶式輸送機(jī)系統(tǒng)動(dòng)力的理論背景非常重要。對(duì)理論演算和大量的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量進(jìn)行了比較。這篇文章的第一部分僅介紹了可用現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的一部分。第二部分著重介紹了帶面行程、輸送機(jī)部件噪音、輸送帶震動(dòng)，以及加速度測(cè)量。2輸送機(jī)系統(tǒng)來(lái)自澳大利亞昆士蘭的BarclayMowlem和Moorooka指定輸送機(jī)動(dòng)力公司為西電公司設(shè)計(jì)木加發(fā)電站專用的P2型帶式輸送機(jī)，如圖1所示。木加發(fā)電站坐落在澳大利亞西部柯利鎮(zhèn)附近。P2型輸送機(jī)是從煤礦向木加發(fā)電站運(yùn)輸煤炭的帶式輸送機(jī)中最長(zhǎng)的一條。輸送機(jī)大約為6.1km長(zhǎng)，并且從尾部到頂端滾筒的高差為15m，如圖2所示。輸送機(jī)共有29處垂直彎，14處內(nèi)凹彎和15處外凸彎。內(nèi)凹彎的最小半徑為1500m，外凸彎為800m。輸送機(jī)還有一個(gè)半徑為4500m的水平彎。設(shè)計(jì)報(bào)告于1997年1月完成，場(chǎng)地測(cè)量于1998年1月前進(jìn)行。P2型帶式輸送機(jī)主要的設(shè)計(jì)參數(shù)如下：趙宇秋：菌類培養(yǎng)袋分離機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)2運(yùn)料煤炭運(yùn)力770t/h密度850kg/m3超載角度20o輸送帶平均張力800N/mm寬度800mm電動(dòng)機(jī)2315kW雙向驅(qū)動(dòng)頭部布置計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)工具穩(wěn)定狀態(tài)和動(dòng)態(tài)分析方法被用于對(duì)輸送帶應(yīng)力、張緊力水平和啟動(dòng)以及制動(dòng)的控制方法學(xué)的確定。在進(jìn)行穩(wěn)定狀態(tài)分析時(shí)輸送帶被假定為一個(gè)剛性（無(wú)彈性）體。動(dòng)態(tài)分析使用二維波動(dòng)理論確定通過(guò)輸送帶上張力的傳遞時(shí)間。為了進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，輸送帶被劃分成一系列包含有彈性機(jī)構(gòu)、緩沖筒的獨(dú)立的單元，如圖3所示。其中的符號(hào)在3中給出。流變學(xué)定律確定了它們之間的相互作用。大振幅的張力波，有時(shí)指的是“沖擊波”，并且局部的輸送帶位移只能通過(guò)動(dòng)態(tài)分析解決。穩(wěn)定狀態(tài)分析會(huì)產(chǎn)生因所有負(fù)載情況和溫度變化而引起的連續(xù)傳送帶張力和電力消耗。一種牌號(hào)為BELTSTAT的計(jì)算機(jī)程序，被用于分析穩(wěn)定狀態(tài)設(shè)計(jì)。動(dòng)態(tài)分析在帶式輸送機(jī)的非穩(wěn)定操作階段，比如啟動(dòng)和制動(dòng)階段，產(chǎn)生輸送帶張力和動(dòng)力的消耗。動(dòng)態(tài)分析在牌號(hào)為BELTFLEX的計(jì)算機(jī)程序中執(zhí)行。動(dòng)態(tài)分析常用于以下方面：a.模擬將所有馬達(dá)和剎車（如果有）的啟動(dòng)和制動(dòng)控制功能集成的輸送帶的彈性反應(yīng)模型；b.發(fā)展控制策略和動(dòng)態(tài)調(diào)整方法（如果必須），以便將輸送帶張力和位移限制在可以接受的范圍之內(nèi)；c.分析和控制在“如果”在啟動(dòng)和制動(dòng)過(guò)程中出現(xiàn)故障的原因和影響。4設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)計(jì)長(zhǎng)距離帶式輸送機(jī)的公司可能不從事生產(chǎn)。如果設(shè)計(jì)者和生產(chǎn)者相同，那么客戶通常要聯(lián)系顧問(wèn)公司檢查他們的工作。設(shè)計(jì)者和顧問(wèn)公司可能都會(huì)要求進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量。其遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)3主要原因就是要確認(rèn)系統(tǒng)的建立與設(shè)計(jì)者預(yù)期的參數(shù)和性能相符。設(shè)計(jì)報(bào)告是現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量與設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行比較的基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)報(bào)告中的典型設(shè)計(jì)參數(shù)如下：1.物料：噸位、密度和超載角度；2.輸送帶：寬度、強(qiáng)度、厚度、數(shù)量、模數(shù)、速度和最低配置；3.驅(qū)動(dòng)集合：額定功率、慣性、驅(qū)動(dòng)數(shù)、位置、效率和離合器比率；4.機(jī)架：尺寸、型號(hào)、位置；5.飛輪：尺寸、型號(hào)、位置；6.牽引系統(tǒng)：位置、作用在滑輪上的輸送帶軸線張力、總牽引位移；7.托輥：托輥空間、滾動(dòng)尺寸、載荷、數(shù)量；8.滑輪：布置、尺寸以及和輸送帶軸線偏差；9.彎曲：尺寸、彎曲處輸送帶壓力、斷裂分析；10.輸送帶震動(dòng)分析；11.啟動(dòng)控制；12.制動(dòng)控制，包括連接輸送機(jī)之間的連續(xù)規(guī)則?，F(xiàn)在，客戶可能要求長(zhǎng)距離帶式輸送機(jī)供應(yīng)商保證在最小投資和操作成本基礎(chǔ)上建立系統(tǒng)。他們還會(huì)要求在計(jì)劃路線和最大替換率基礎(chǔ)上運(yùn)輸設(shè)計(jì)噸位物料的輸送機(jī)部件效率參數(shù)，比如托輥和輸送帶。因此它被認(rèn)為是應(yīng)該在設(shè)計(jì)報(bào)告中給出的系統(tǒng)參量。這些值可以與設(shè)計(jì)計(jì)算中的預(yù)期值不同。設(shè)計(jì)值和期望值之間的空白要靠計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)工具來(lái)填補(bǔ)。設(shè)計(jì)值與預(yù)期值之間的典型比例為10%。由于計(jì)算設(shè)計(jì)工具的不精確性，在陸用輸送機(jī)的設(shè)計(jì)上很少能達(dá)到這個(gè)比例。程序與設(shè)備大多數(shù)主要的輸送機(jī)部件比如驅(qū)動(dòng)，制動(dòng)和牽引系統(tǒng)都布置在系統(tǒng)的頭部或尾部。因此，大部分的測(cè)量都集中在這兩個(gè)位置進(jìn)行。不幸的是，這些區(qū)域都屬于高壓區(qū)和強(qiáng)波動(dòng)區(qū)。由于這些原因，應(yīng)用在場(chǎng)地中的數(shù)據(jù)獲得設(shè)備需要有極大的強(qiáng)度。這種設(shè)備不僅要具有抗高壓脈動(dòng)和過(guò)載能力，還要有輕便、可靠和低噪音特性。下面是輸送機(jī)動(dòng)力公司用于獲得大型全地形輸送機(jī)數(shù)據(jù)的設(shè)備的簡(jiǎn)單介紹。5.1數(shù)據(jù)獲取記錄器所有場(chǎng)地設(shè)備的基礎(chǔ)就是數(shù)據(jù)獲取記錄器。這個(gè)裝置將各種變換信號(hào)數(shù)字化并儲(chǔ)存在一臺(tái)便攜式電腦中。同一臺(tái)數(shù)據(jù)獲取記錄器可以用來(lái)記錄50個(gè)以上的信號(hào)。樣品率取決趙宇秋：菌類培養(yǎng)袋分離機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)4于信號(hào)及時(shí)和結(jié)果的期望的準(zhǔn)確性改變的率。典型地，樣品率變化在0.1Hz之間對(duì)10kHz。高采樣率例如必需充分地獲取馬達(dá)和閘扭矩瞬間,速度變動(dòng)由瞬變重音造成波動(dòng),牽引機(jī)構(gòu)動(dòng)作,馬達(dá)接觸器反應(yīng),閥門和輪尺時(shí)間,等等。低采樣率被用于作為記錄重量標(biāo)度和溫度測(cè)量。為保證每次現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)適當(dāng)?shù)挠洉r(shí)，所有數(shù)據(jù)記錄單位必須“被觸發(fā)”或同時(shí)開始。由于全地形輸送機(jī)?？缭綇V大的地形，所以做到這一點(diǎn)很困難。如果在輸送機(jī)的兩端可編程控制器的信號(hào)均可用，則按鍵觸發(fā)器信號(hào)可能被編如可編程控制器。這個(gè)信號(hào)之后將被傳遞到輸送機(jī)的另一端，同時(shí)所有數(shù)據(jù)記錄器啟動(dòng)。這就引起了50ms之內(nèi)的延遲。其它的方法包括口頭讀秒（如果通訊可用），或者兩個(gè)用戶在預(yù)設(shè)的時(shí)間間隔內(nèi)都觸發(fā)信號(hào)。兩種形式的測(cè)試方法可以被預(yù)先設(shè)定。第一種是“靜態(tài)”方法。由于這個(gè)方法所有數(shù)據(jù)記錄器同時(shí)被觸發(fā)。數(shù)據(jù)在預(yù)設(shè)的時(shí)間間隔內(nèi)以固定的采樣率被記錄。例如，60秒鐘測(cè)試以10Hz的采樣率可能被用于獲取輸送機(jī)系統(tǒng)的啟動(dòng)或制動(dòng)。這個(gè)方法不幸地要求預(yù)先的知識(shí),輸送機(jī)是開始或停止和數(shù)據(jù)記錄器必須被觸發(fā)在事件發(fā)生之前。雖然高采樣率可能必需在開始和停止輸送機(jī)機(jī)期間,這些比率不是為長(zhǎng)期測(cè)試所中意的。這種方法的缺點(diǎn)在于所記錄的大量數(shù)據(jù)集中于高采樣率和長(zhǎng)時(shí)間間隔中。第二種解決問(wèn)題的方法是允許在預(yù)設(shè)的高采樣率和平穩(wěn)運(yùn)行狀態(tài)以及停車期間的低采樣率之間變動(dòng)的“動(dòng)態(tài)”測(cè)量法。這個(gè)方法數(shù)據(jù)記錄器被設(shè)置為對(duì)樣品的高采樣率。然后它們被同時(shí)觸發(fā)。在指定的間隔時(shí)間以后,比方說(shuō)500秒,記錄的數(shù)據(jù)被分析。如果輸送機(jī)的速度顯著改變了,(輸送機(jī)啟動(dòng)或制動(dòng))數(shù)據(jù)在間隔時(shí)間后被保存到指定的文件。如果速度未改變(輸送機(jī)不運(yùn)行或處于穩(wěn)定狀態(tài))然后動(dòng)力,溫度,和或其它穩(wěn)定狀態(tài)數(shù)據(jù)可能被按時(shí)間平均分配并被保存到獨(dú)立的數(shù)據(jù)文件。這種方法更多地應(yīng)用于靜態(tài)測(cè)試之后，但是允許進(jìn)行長(zhǎng)期測(cè)試。它還能使工程師對(duì)輸送機(jī)進(jìn)行緊急制動(dòng)。52輸送機(jī)帶速絕大多數(shù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的基礎(chǔ)之一就是帶速測(cè)定。這個(gè)測(cè)試不僅關(guān)系到輸送機(jī)設(shè)計(jì)速度的準(zhǔn)確性的確認(rèn)，還關(guān)系到整個(gè)輸送