基于Matlab的物料挤压与扩张对输送带运行阻力影响的研究

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Abstract：With the development of long-distance，large-power，high-speed，large·capacity of the belt conveyer，itsenergy consumption is increasing continuously.To save energy and reduce emission，resistance of the belt conveyer must bestudied to take efective measures for energy reduction.Research on efect of extruding and spreading of materials on runningresistance of the conveying beh is done by Matlab in the paper。

Keywords：belt conveyer；extrusion；spread；resistance带式输送机广泛应用于煤矿、金属矿、港 口码头等行业，是散装物料连续运输的理想方式，是现代工业和现代物流业不可或缺的重要技术装备。研究带式输送机的运行阻力，对节能减排及增加经济效益具有重要的意义。压陷阻力作为其主要组成部分，成为研究的重要对象。

1 物料截面重心及其势能因挤压与扩张导致的变化当物料受到托辊挤压时物料的横截面如图 1所示。

- 38 - 图 1 物料受挤压时的横截面根据材料力学知识，可以求得物料横截面的重心为- - JAydAY J.L-DE( -Loc -z (-tan.x-AE LAE / J- 、- - - - - - - - - - - - - - - - - 当物料横截面位于两托辊组的中间时，由于物料的扩张， 会出现微小的变小，设为 ，如图 2所示。

巨 / ～ G B O F H -x、、 卢 -I-C图2 物料在托辊组之间时的横截面《起重运输机械》 2013(9) 由于横截面的总面积不会发生变化，故此位置的A A。同时，可以将式 中 替换为 ，得到在此位置的几何尺寸值。根据上述求重心的方法，同理可求得在此位置的重心位置为. . - -dAYl LDE (-tan.x-AE LAE 2 J- J- 、 ，- - - - - - - - - - - - - - - - - 则重心的变化为Ay：-y-则由于槽角变化导致重心升高，由此而消耗的能量为W1mgAyp1az(y- )2 物料槽角变化导致物料滑移时摩擦力消耗的能量动，物料断面重心的变化是由于断面 ABI发生滑移导致的，同时由于整个物料是轴对称的，根据物体重心的定义是线性的，可以得到下式Ay --2A ylAAB1即 式中：Ay 为物料断面 ABI的重心变化，In；A 为物料断面ABI的面积，In 。

根据几何知识可知，直线BI的方程如下y tan 丁btanv组成方程组如下fY/r - - DGIy砌nf丁btanr根据图1，物料沿着滑移线A 及 ，发生了滑 解得塑 Ylx/tanv丁btanv- (6tan 兀2L。c tan兀)-/(btan 兀2Lroctan) -4(tan 兀1)[y； tanv丁btanr第二组不符合题意，故删去。

根据几何知识可得断面ABI的面积如下AABI A JI-AAGB-ABl： 广 ( - 。) - -LoB-L0J、)LlJ 广 ( ： -。 )d -扣sin2 - 1(b20. )y，根据图3物料滑移部分的受力分析，由该部分受力平衡可得沿 轴方向《起重运输机械》 2013(9)A繇 -、 /～。 F j图3 物料滑移部分受力Fn cosqN11 sinq-F COST- 1 sinr0沿，轴方向- Ffl sinqNllcos -F sinr 1sinV-G0由于 FnN ，F Ⅳ21 2，GJD。Al，解得- 39 - P1A1( 2COSfsin72)- (cos - 1sinq)( 2COS72sin72)(COST- 2sin72)(沙1cos sinq)F 1PlAl( 2COS sinf)n (c0s - l sin )( 2C0S72sin72)(COS72- 2sin72)( lcos###sinp)r P1Al(砂lcos sinp)-21 (cos - 1 sin )( 2C05 7fsin72)(C0S72- 2sin72)( lcos sin )2P1Al( 1 cos sin )佗 (c0s - 1 sin )( 2COS72sin72)(C0S72- 2sinv)( 1 cos simp)式中：f为内摩擦角， 。为A 与物料的摩擦 由摩擦力 F 消耗的能量如下因数， 为B，与物料的摩擦因数。

W2-Ffl O，p lA l(，[/ 2CO S72 q"s in72 )A y1由摩擦力 F佗消耗的能量如下W3El2 3 计算物料滑移时总的能耗由于托辊挤压物料，对物料所做功用于物料重心变化，以及摩擦力导致的能量耗散，且物料的横截面关于Y轴对称，故可得下式W2M1( - 1)2N1L1( - )式中： 。为力臂，11，根据理论力学中关于分，布力的理论，求得 。

j又因为式 WW 2G 2G ，根据上式，解得 ，从而可以求得总的能量耗散值。

4 计算物料的挤压与扩张对输送带施加的运行阻力根据第-章中的能量耗散理论求得阻力等 12 2G -为了便于计算，式中0c可炔态时的值。

5 Matlab模拟取带式输送机参数如下：Q300 t/h，f1.5 m，B0.8 m，R0.044 5 m，h0.005 m ， 2.5 m/s，叼5.9×10 Pa·S，H 0.013 m，h10.005 ITI，h 0.005 m，l10.010 6 in，d：0.003 In，P10.8×10 kg/m ，- - - - - 40 .----32 521 510 5O2 3 4 5 6 7 8 9 1OV图4 阻力与速度的关系，图5 阻力与托辊间距 1的关系Q图6 阻力与运量 Q的关系《起重运输机械》 2013(9)基于 Ansys Workbench的莫比乌斯输送带的分析王晓凯 李金良 滕文超 王 芬山东科技大学机械电子工程学院 青岛 266590摘 要：对普通输送带及各种形式的莫 比乌斯输送带进行了比 菠，利用 SolidWorks软件建模 ，将模型导入到 Ansys Workbench中。在Workbench中对其定义属性、划分网格及添加约束载荷，然后求解。比较结果得出结论，为莫比乌斯输送带的生产及布置提供了理论依据。

关键词：莫比乌斯带；Ansys；Workbench；应力中图分类号：TH222：TD528 文献标识码：A 文章编号：1001-0785(2013)09-0041-03Abstract：Through comparison of ordinary conveyor behs and various Mobius conveyor belts，the model is buih bySolidWorks，which is led in the Ansys Workbench，where the model attri]bute is defined，grid is divided，constraint loadis added，in order to work out the solution.The conclusion is figured out through comparison of results，which providestheoretical basis for production and arrangement of Mobius conveyor belt。

Keywords：Mobius conveyor belt；Ansys；Workbench；stress0 引言在带式输送机中，输送带的作用尤为重要，输送带与物料-起在托辊上运行，输送带既是牵引机构，又是承载机构。且其价格比较昂贵，约占输送机总成本的25% -50%。而输送带的磨损及刮伤又是影响输送带寿命的重要因素。-般情况下，输送带的工作面直接与物料接触，承受拉力和物料的冲击，产生磨损，尤其在环境恶劣、承载物料粗糙度大的情况下，输送带工作面的磨损非常 。而非工作面却总是承受压力，且不受磨损。这种对输送带两面的不均衡利用会造成输送带工作面磨损严重，但非工作面未能完全利用。

由于更换输送带而带来的资金消耗和设备停产， 35。，卢10。，P21.385×10 kg/m ，b：0.465 m， f40。， 10.5， 20.84。

速度 对物料的挤压与扩张对输送带运行阻力的影响见图4，托辊间距 Z对压陷阻力的影响见图5，运量 Q对压陷阻力的影响见图6。

6 嗅通过研究物料的挤压与扩张对输送带产生的运行阻力，分析了其主要影响因素为输送带运行速度、托辊间距、输送机运量，并得到了定量的公式及定性的结论。

1)该阻力随速度的增大而减少，当速度增大到-定程度后，压陷阻力基本处于恒定状态；2)该阻力随托辊间距的增大而增大；3)压陷阻力随输送机运量的增大而增大。