关于装载机的链式输送机的研究

武汉工程大学毕业设计外文翻译第1页共9页用于装载的链式输送机的研究摘要：输送机的设计和运动学参数（弹簧的刚度和链条的速度等）在不合理的组合下，拉力的振动幅度可高达3-5m。振动可导致链条受到瞬间的过大拉力和不确定的运动路线，这些会加速其失效。在链式输送机的设计和计算中，这个情况是没有被考虑进去的。在输送机的动态计算中，我们需要一个方法，是我们能将出现的跳动计算在内，同时，能让我们选择的设计和动力学参数将拉力的振幅控制在最小。关键词：装载机；链式输送机；振动；刚度配备有链式输送机——由链条、传送带、板条、金属网带等组成——的装载机广泛应用于煤炭和采矿工业的导向和制动工作中。这些输送机的优点表现在水平度，强度和低重量这些方面的柔性。其最大缺点在于链条磨损导致的服务周期短。在综合考虑各方面因素的运作条件下，其生命周期通常不超过3-6个月。这常常是由于被输送材料的硬度和耐磨性，运输机上细粉的阻碍作用和动载荷使得牵引链条的疲劳破坏加快而导致的。如果前三个不利因素的影响可以通过进一步研究和提高输送机的设计方法来减小或消除，那么危险的动载荷的出现可以相对简单地通过合理的选择输送机的参数来预防。拖动弹簧的使用所产生的驱动头部的振动特别容易导致输送装置的牵引链条的动载荷。振动是高功率链式输送机的特征。输送机的设计和运动学参数（弹簧的刚度和链条的速度等）在不合理的组合下，拉力的振动幅度可高达3-5m。振动可导致链条受到瞬间的过大拉力和不确定的运动路线，这些会加速其失效。在链式输送机的设计和计算中，这个情况是没有被考虑进去的。在输送机的动态计算中，我们需要一个方法，是我们能将出现的跳动计算在内，同时，能让我们选择的设计和动力学参数将拉力的振幅控制在最小。采矿业机械化实验室连同苏联科学院西伯利亚部的采矿协会和国家经济委员会机械建设工厂一起进行了一个关于用于装载机的机械运输机的实验性的和理论上的学术研究。这个试验研究可以使我们归纳出实际受力的特征和大小，这些实际的受力出现在当链式运输机空转和实际运转受拉原件中，这个研究同样确定这些受力在高速运转时的出现的依靠条件，即链条的预张紧和运转时的载荷。这个试验的设备由BPM-1实验室提供并被直接安装到试验装置上。这个BPM-1机器的底盘是一个大约3.5m长的有300倾斜角的带-链运输机。它的装武汉工程大学毕业设计外文翻译第2页共9页载运输原件的形式是一个带连接两排链。它的驱动轴由装在其上的液压马达驱动，连接驱动轴的构件通过装在导架上的螺钉来阻止其一起转动。驱动轴的支撑装置受弹簧力作用可以沿着导架移动。驱动装置放置在卸载装置的顶部，这通常是装载机用的链式输送机的典型特征。为了尽可能多的完全考虑可变化的参数，扩大变化的极限以引出底盘的最优设计，这个试验分两种型式来做。它们的不同之处在于，在一种情况下（型式1）我们让滚杠在链道上以44.45m的间距滑动，在另一种情况下（型式Ⅱ）环状连接的链条一36m的间距停在静止不动的滚杠上。在这个关于输送机动载荷的研究中我们最感兴趣的是拖动原件在驱动链齿轮上运动时的受力。如果我们知道拖动的初拉力，发动机的转矩以及旋转的速度，那么在底盘工作中产生的动力和阻力是可以得到的。武汉工程大学毕业设计外文翻译第3页共9页图1，驱动底盘的振动图像（I-第一种型式，II-第二种型式）。空转：a)链条初拉力：200kg，速度：0.65m/sec;b)链条初拉力：400kg，速度:1.25m/sec.正常运转：c)链条初拉力：300kg，速度：0.65m/sec,载荷：70kg/m.1,2）弹簧受力曲线；3）杠杆尾部受力曲线。考虑到以下情况，即试验输送机的长度太短，弹簧受力的存在，链条间距太短，用于测量的传感器的尺寸受到限制，我们采用以下方法来测量实际受力。在试验过程中，用来固定液压马达的螺钉是独立的，它通过一个尾端夹在停止设备的杠杆来防止转动，而停止设备是焊接在底盘的机架上的。为了测量液压马达的转矩，也就是说,为了测量拖动原件在运转开始和运转结束时受力的不同，一个传感器被放置在停止设备上，在杠杆尾部的下面。这些传感器安装在螺钉和弹簧之间去测量运转开始和运转结束的分支机构的受力。运转开始和运转结束的分支机构的所有不同能使我们研究输送机拖动原件的动载荷。我们使用安装有放大器的示波器来记录。除了拉力测量值的信号，时间和转速也被记录在示波器上。底盘的驱动头的典型振动图像，大体上用同样的比例记录下了，展示于图片1。曲线1和2对应于拖动弹簧的受力。曲线3对应于杠杆尾部所受的力，杠杆是用来防止液压马达转动。用1和ⅰ标记的片段分别对应于转数/分和时间同样被记录下来。两种型式的振动情况用不同的载荷，链速和弹簧初拉力的组合记录下来，这些弹簧初拉力分别在那儿以便于链条伸展情况大体相同。在试验过程中，弹簧的拉力总和从200到400kg不等，链速从0.65到1.25m/sec变化，载荷从0到公称载荷。一份振动图像的分析报告使我们确定一点，那就是对于型式I的底盘，当它运转在平常速度和张力，驱动头振动的振幅小——大约初拉力的10-20﹪。在小标准的拉力和速度下，振动几乎停止，而在大的标准下，振动相对大，大约初拉力的40﹪。同时，由于齿轮链半径的周期性变化，可观的振动出现了，其频率是机架产生的摩擦力还有诱导力除了应用于重量外，还应用于振动质点，也就是说可以应用于初拉力的某些特定点。在多种用途的链式输送机动载荷计算中，动载荷的出现是由于链轮不z表示链齿轮的齿数；n表示驱动轴的转速。武汉工程大学毕业设计外文翻译第4页共9页因此，我们可以得出，在型式I中，牵引和载运原件产生的力的振幅取决于其拉力和速度，同时需要试验中所用到的最大的标准，这些标准是链式运输机所特有的。型式Ⅱ底盘的拖动弹簧的被记录在示波器上的受力，可以使我们得出这样一个结论，即振动很小，几乎不依赖于牵引和载运原件的张力和转速。这些研究得出的数据阐明了试验中的动载荷现象并提出关于选择最佳的装载机用链式输送机的设计方案和运动学参数的建议，因而被用来作为检测这项工作的理论部分的初始数据。为了得到这些建议，我们导出并审查一些关于拉力的振动的等式，在这些等式中，装载机的链式输送机被看做质点和刚体的组成物。使链齿轮转向的轴承和链条支撑体刚性连接在输送机的机架上。驱动轴的弹簧载荷轴承可以相对于机架移动。大部分构架和所有轴承原件和单元的连接比大部分可相对于机架移动的受力前端更严格地连接。因此，输送机作为整体可看做是单质点系统。两个拖动弹簧之间的弹性力、一个（或两个）牵引链条和一个运载床的牵引或牵引——运载原件的受力连同支撑起始拉力反抗平坦的运动和当链接占用链齿轮的齿数被大体上考虑在内而产生的影响。然而，就像试验中引出的那样，这些力的频率略微不同于驱动头作为整体在弹性支撑上振动受力的频率。因此，这些力通常被考虑进去并不会产生危险。与这些不同的是，，因为链条张得过紧而产生的周期性振动能在驱动头产生相当大的振动。而齿轮张得过紧通常归因于链齿轮最初的圆周运动，或者齿之间凹槽处的污垢，还有旋转部分对中性不好而产生的惯性载荷。因受力而产生的头部的振动通常不为人知，所以指出这一点是非常必要的。下面给出的选择装载机用链式输送机的设计方案和运动学参数的方法是考虑的这一点的。相对应的设计方案如图2。图2，相应的设计方案，k1)拖动弹簧刚度；k2)松弛的牵引——运载原件的刚度；a1.....a3)拉力端的长度；P1,P2)诱导力的幅度；ω)改变的频率；α)相互之间关于相武汉工程大学毕业设计外文翻译第5页共9页图3牵引——载运原件的刚度对其所受拉力的依赖；a)型式I；b)型式2；1和2）直线围成的区域位的位移；F1,F2)抵抗构架的摩擦力曲线1-8描绘的驱动头的位置由两个坐标决定：相对于引力中心的位移x和转过的角度ψ。在图中，箭头表示计算的正方向和应用于驱动头的力。我们说的输送机的松弛的牵引——运载原件的刚度意思是那些为了使拉力的端部移动一个单位长度必须用到的力。牵引——输送原件的拉力对刚度的依赖性如图3所示。横轴表示拉力端部的位移。很明显刚度的曲线几乎由两块由直线围成的区域1和2组成。直线围成的区域1(较小的力)，是不能被解释清楚的，如果我们认为牵引——运载原件是质量均匀分布的柔性组合。而我们有时是这样去做的。为了和这些线索的理论相一致，它们处于松弛状态时的刚度依靠拉力，而且随着拉力的增大而剧烈增大。如果我们考虑的链条连接处的结构和小的拉力产生的松弛，刚度曲线区域1的直线性是可以被解释的。随着拉力的增大，松弛度被消除了，这可以解释刚度对拉力的线性依赖。而刚度曲线区域2的少量弯曲可以这样解释，即链条刚度接近线性的地方只有很小的松弛度。短链输送机的松弛牵引——运载原件的刚度k2表达式表示：A是代表驱动轴位移的系数。驱动头的振动方程可以用如下方程组表示:武汉工程大学毕业设计外文翻译第6页共9页图4.相应的设计方案M表示张紧头的质量和牵引——载运原件的松弛区域的质量还有所有可以用瑞利法考虑进去的载荷（铲土运输机中载荷的质量不需考虑）；ρ代表和垂直于振动平面的轴相关的张紧头的旋转半径。使用瑞利法在考虑牵引——运载原件和载荷时有个众所周知的制约，指出这一点是很有必要的。在这个例子中所运用的法则是被普遍接受的那一个。我们得到的两个非线性方程组成的系统非常复杂，如果我们将2个自由度的一个系（如图2）改为1个自由度的两个系统，那么方程组可以用两个独立的方程取代。如近似的数字检测所示，方程左边表示系统（如图4a.b）的振动。这个方程允许我们测得系统主要振动的频率如图2，其误差不超过5%。因此用图4a,b的两个系统取代图2所示的一个系统是可以的。下面介绍一个新变量z=ωt和新的名称。武汉工程大学毕业设计外文翻译第7页共9页图5马蒂厄方程解的稳定和不稳定区域我们将方程（2）（3）写成一下形式：考虑到驱动头的振动稳定性的决定因素，将方程（5）和（6）改为马蒂厄方程是权宜之计，当不需要我们知道R1,R2,cl,c2的准确标准时，这个改变才是合适的。将ψ+δψ和χ+δχ的值导入方程（5）和（6），忽略δψ和δχ比开始时大的影响，我们得到以下变形：如果我们将精度限制在最初给定的方程ψ=Ψcosωt,χ=Xcosωt的解，那么它们可变为:武汉工程大学毕业设计外文翻译第8页共9页引入变量当Ψ,X是角位移振幅值，我们得到马蒂厄方程，从方程形式中我们可以得出稳定的解：图5导出马蒂厄方程的解的稳定和不稳定区域，改图引自文献[1]，其中打阴影部分为稳定区域。理论上研究结果的有效性会与型式I的试验结果进行比较。为此，我们确定幅度已进入方程（4）和（7）。a1…a8,M,p2,ω,P的范围通过指定或计算赋予；X,Ψ,k2范围由试验导出。通过替代如公式（4）和（7），我们得到典型点如图5。振动在参数m0,ε1下是稳定的。因此，我们预期张力头处的振幅是很大的。这个结论和试验结果完全符合。前面到的公式可以用来选择输送机的参数。在这个方法范围内，极限范围的无量纲次的振幅计算可以建立输送机的参数范围。在试验中，有以下的不等量存在：如果链式输送机的无量纲次的大小在限制的范围内，那么个方法可以被用来这选择输送机的参数以保证张力的振幅是最小的。这个用法在选择当今高达300-400m3/h流量的装载机的输送机的参数中是合适的。对于这些输送机，代表它们的点很可能落在图5所示的不稳定区域的区域d中。因此，m1和n0的范围即3.7≥m0和n0≥2.2是不受欢迎的。如果计算的结果是m0或n0在范围以内，那么可以预期张力头的振幅会有大的增长。为了避免这种现象，很有必要改变m0和n0相关的参数以便于它们大于3.7或小于2.2。而改变弹簧k1的刚度是很方便的。武汉工程大学毕业设计外文翻译第9页共9页因此在使用以上方法是我们提出如下建议:a）弹簧刚度k1由一般的考虑来确定。b）保证m0和n0小于2.2或大于3.7，如果达不到这个要求，就寻求改变，如：改变拖动弹簧的刚度，选择好m0和n0的范围是很重要的。除了建立松弛的牵引——运载原件刚度k2外，大部分起始数据的确定应该不会很