國內(nèi)外帶式輸送機及傳動滾筒的發(fā)展研究文獻綜述1.1國內(nèi)外帶式輸送機的發(fā)展概況帶式輸送機在運作的過程中，主要通過膠帶來起到牽引和承載的作用，作為一種連續(xù)輸送的機械，這一機器不僅在煤炭和化工領(lǐng)域得到了廣泛的實踐，并且在冶金以及交通等領(lǐng)域也發(fā)揮著重要的作用。上世紀七十年代，就已經(jīng)出現(xiàn)了可以輸送一百千米距離的帶式輸送機。和其他類型的運輸裝置比起來，帶式輸送機一方面可以承載的貨量比較大，并且可以輸送的距離比較遠，運輸過程中的可靠性也更強，這一器械的運輸方便進行自動化地管理和控制，正因如此，帶式輸送機在發(fā)展的過程中正逐漸地替代以汽車為代表的傳統(tǒng)運輸裝置，在煤礦等領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用。當(dāng)前，這一裝置在發(fā)展的過程中不斷地改進和調(diào)整，越來越變得大型化，并逐漸走向了專有化。如圖1.1所示。圖1.1帶式輸送機這一運輸裝置在國外近些年也迅速普及，不僅有管狀的帶式輸送機，并且還有大傾角等各種其他類型，其在現(xiàn)實實踐的過程中，應(yīng)用的范圍呈現(xiàn)出不斷擴大的態(tài)勢，并且其功能也更為豐富。除此之外，當(dāng)前國外所使用的帶式輸送機一方面在承載的貨運量上面有了很大的提升，并且其運作的速度以及距離也不斷地提升，越來越走向大型化的方向。由于這一裝置在發(fā)展的過程中不斷地調(diào)整自身的技術(shù)和裝備，所以相關(guān)方面的研究也取得了一系列的成果，其安全程度以及可靠程度在發(fā)展的過程中逐漸獲得了極大的提升。當(dāng)前，澳大利亞在進行鋁礬土礦作業(yè)的過程中，采用的帶式運輸機已經(jīng)實現(xiàn)了距離上的一大跨步，其可以運輸?shù)木嚯x達到了30.4千米；德國在進行戶外煤礦開采的過程中，使用的帶式輸送機在作業(yè)的過程中，其運送的容量可以達到37500t/h,其運送的速度可以達到7.4m/s[1-3]。我國關(guān)于帶式輸送機的研究和西方國家比起來，開始得比較晚，從上世紀八十年代末期一直到現(xiàn)在，帶式輸送機在我國的煤礦作業(yè)領(lǐng)域正發(fā)揮著越來越重要的作用，一開始主要以SDJ和SSJ等類型為主，后來逐漸出現(xiàn)了多樣化的類型系列，其輸送的效率在發(fā)展的過程中也不斷地提升。最近幾年，我國在各行各業(yè)使用的帶式輸送機不僅在產(chǎn)量上呈現(xiàn)出越來越多的趨向，并且其應(yīng)用的領(lǐng)域也越來越多，無論是煤礦的開采還是電力的運輸，亦或是鋼鐵冶金領(lǐng)域，帶式輸送機都存在極大的市場缺口。另外，帶式輸送機在以巴西和印度為代表的國外市場上，也受到了廣泛的歡迎?，F(xiàn)有數(shù)據(jù)顯示，帶式輸送機在過去幾十年的時間里產(chǎn)量不斷地提升，一直到2009年，其產(chǎn)量甚至突破了八百萬，不僅在裝置的類型上進一步豐富，并且技術(shù)含量也進一步地提升。當(dāng)前，環(huán)保已經(jīng)越來越成為全球發(fā)展的重要理念，在這一發(fā)展形勢下，各種類型的煤礦產(chǎn)業(yè)以及水泥產(chǎn)業(yè)逐漸崩潰，而高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)則迎來了市場發(fā)展的先機，帶式輸送機在這一背景下，其技術(shù)含量不斷地提升，運作的效率也有了極大的改進。其中，該裝置在煤礦作業(yè)的過程中，其技術(shù)層面的標準可以參見表1-1。表1-1國內(nèi)帶式輸送機主要要求主要參數(shù)可伸縮帶式輸送機固定式強力帶式輸送機運距/m帶速/m.s-1輸送量/t.h-1驅(qū)動中功率/Kw1000-20002-3.5800-1800250-7501000-40002.5-41000-2000750-1500和國外比起來，當(dāng)前我國的大型帶式輸送機雖然已經(jīng)在運作效率上有了極大的提升，但是在核心技術(shù)層面仍有待進一步地提升，比如其皮帶機動態(tài)分析與檢測等技術(shù)方面存在的不足，在某種程度上限制了其進一步地發(fā)展。除此之外，帶式輸送機在運作過程中的可靠程度還存在不足，并且其運作的壽命和國外相比也存在差距，另外其技術(shù)的性能上也有待進一步完善，各種保護、監(jiān)控裝置，以及運輸?shù)哪芰Ψ矫妫嘉茨苓_到國外的水平。在這一發(fā)展現(xiàn)狀下，相關(guān)領(lǐng)域的研究可以說勢在必行，通過對進行系統(tǒng)研究，以此來保證其運作的高效，并保證不同零部件的工作狀態(tài)，以此開拓其在現(xiàn)實層面的實踐范圍。1.2國內(nèi)外傳動滾筒的發(fā)展概況從滾筒的構(gòu)造上來看，其除了有外殼、軸以及軸承座以外，還包括輪轂以及輻板。從帶式輸送機的類型上來看，滾筒主要分為兩種，一種是傳動滾筒，另一種是改向滾筒。其中前者一般被設(shè)置在機頭和機尾的地方，以此來帶動皮帶，從而產(chǎn)生傳動效果；后者則直接對輸送帶的運動方向進行調(diào)整，或者是直接提升輸送帶和傳動滾筒這二者之間的包角，通過改向的方式來進行運作。除了這兩種類型之外，還有一種張緊滾筒，主要通過拉緊改向滾筒來進行運作。伴隨著人類的進步和社會的發(fā)展，機械的設(shè)計制造水平也在不斷提高。滾筒作為帶式輸送機的重要部件，在近幾十年的不斷研究中也得到了迅速發(fā)展。尤其是大型滾筒，由原來的鑄焊結(jié)構(gòu)發(fā)展到焊接結(jié)構(gòu)。滾筒的輻板可由鋼板直接制成，無需再使用加強筋。在滾筒軸與輪轂的連接方式上，也逐漸由脹套連接逐漸代替鍵槽連接[7]。上世紀60年代開始，國外的一些國家在滾筒的研究和設(shè)計上便已經(jīng)總結(jié)出了一些經(jīng)驗，其中以Lang為代表的幾位研究人員圍繞著滾筒展開研究，通過半解析法的方式對其設(shè)計展開深入探索，但是這一方式也存在一定的不足，即沒有辦法對不同零部件的特性及其相互之間產(chǎn)生的影響進行系統(tǒng)研究；除此之外，以Linder為代表的學(xué)者則基于有限元的分析方式，來圍繞著滾筒展開綜合評估和檢測，對其在現(xiàn)實應(yīng)用的基本狀況展開闡述，這一研究方法作為信息化時代下的一大產(chǎn)物，當(dāng)前在進行滾筒受力研究的這一領(lǐng)域獲得了普遍的應(yīng)用[8-9]。我國和國外的一些國家比起來，對于滾筒設(shè)計的研究開始得相對來說比較晚，伴隨著近些年互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，各種技術(shù)手段層出不窮，滾筒的研究與設(shè)計方面的研究方法也越來越豐富。二十世紀八十年代，于忠升[10]等諸位研究人員圍繞著滾筒中的輻板來展開研究，基于有限元半解法的方式來對其進行分析，并且基于此設(shè)計相關(guān)模型，這一計算方法雖然可以減輕計算的任務(wù)，但是結(jié)果的精確程度卻也會因此受到影響，并且這一計算方法忽視了傳送帶在現(xiàn)實運作的過程中可能與滾筒產(chǎn)生的摩擦，從而使最終的結(jié)果對于現(xiàn)實的借鑒意義不大。劉金依[11]等學(xué)者在對滾筒進行研究的過程中，主要以順槽可伸縮式帶式輸送機為準，基于PRO/E軟件來進行研究，并結(jié)合有限元分析軟件ANSYS，以此來對應(yīng)力的變動以及分布的規(guī)律進行綜合研究，從而得出其在實踐過程中比較多見的失效形式，以此為現(xiàn)實實踐提供一定的數(shù)據(jù)支撐。荀兵[12]根據(jù)其現(xiàn)實實踐的經(jīng)驗，基于SolidWorks這一軟件，設(shè)計出了專門的裝配模型，來對滾筒進行綜合分析。另外，還結(jié)合COSMOS/WORKS這一有限元分析軟件，來對其展開靜力、模態(tài)的研究和分析，基于最終結(jié)果，來分析傳動滾筒在其組成結(jié)構(gòu)以及性能上的基本特點，從而完善其在現(xiàn)實操作過程中的一些不足。由安徽理工大學(xué)陳清華[13]等人在軟件SolidWorks中建立帶式輸送機傳動滾筒的三維模型，利用COSMOS/WORKS軟件對模型進行有限元分析，基本了解了傳動滾筒的受力和變形情況。根據(jù)計算結(jié)果，改變滾筒壁厚這單一變量介紹了傳動滾筒優(yōu)化設(shè)計的過程。曹云露[14]等人利用COSMOS/M2.0有限元分析系統(tǒng)，對傳動滾筒進行整體建模并作有限元分析。丁財進等人[15]采用ANSYS有限元分析軟件對西北煤機廠設(shè)計的帶式輸送機傳動滾筒在正常工作情況和逆止情況下分別進行了靜力分析，得到滾筒的應(yīng)力分布規(guī)律。東北大學(xué)的李佳等人[16]對傳動滾筒建立了動態(tài)非線性模型，提出了滾筒在載荷作用下沿軸向和周向的受力分布規(guī)律，進行有限元分析，計算結(jié)果與實際情況比較接近。參考文獻[1]王鷹等.長距離大運量帶式輸送機關(guān)鍵技術(shù)及國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀[J].起重運輸機械，2005（11）：1-4[2]E.S.Umanskii,G.L.kalikhman.Experimentalinvestigationofthestressconditioninbeltconveyordrums[J].StrengthofMaterials,1997,2(7)[3]Harrison.BeltConveyorResearch1980-2000[J].BulkSolidsHanding,2001,21(2):159-164[4]楊達文，龐禹東，趙玉順，等.國內(nèi)外煤礦帶式送機的現(xiàn)狀及發(fā)展[J].煤礦機械，2002（1）：1-2[5]M.R.Kumar.Studiesonconveyorpulleydesignusingfiniteelementmethod[D].india:ⅢMadras,1995[6]GLodewijks.DesignofHighSpeedBeltConveyors[J].BulkSolidsHanding.1999,19(4)[7]崔志遠．傳動滾筒的力學(xué)分析及設(shè)計[D].太原：太原科技大學(xué)，2007[8]H.Lange.Investigationsonstressinbeltconveyorpulleys[D].Hannover:UniversityHannover,1963[9]Harrison,A.,Modelingbelttensionaroundadrivedrum[J].BulkSolidsHanding,1998,18(1):75-79[10]于忠升，遲漢忠.根據(jù)有限元計算分析皮帶機傳動滾筒的強度與剛度[J].起重運輸機械，1979（10）[11]劉金依.帶式輸送機驅(qū)動滾筒的應(yīng)力分析[J].煤礦機械,2001,(4):18-19[12]荀兵.帶式輸送機重型滾筒的有限元分析[J].起重運輸機械，2003（2）：13-15[13]陳清華.帶式輸送機傳動滾筒的有限元分析及其優(yōu)化設(shè)計[J].煤礦機械，2004（1）：13-15[14]曹云露，張文祥，裴善報，等.礦用帶式輸送機傳動滾筒的有限元分析[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2003（10）：8-10[15]丁財進，劉杰，聶忠義，等.帶式輸送機傳動滾筒的有限元分析[J].煤炭工程，2004（12）:65-66[16]李佳，鄭曉東，王雷，等.基于動態(tài)非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