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皮帶輸送機是一種故障種類繁多、故障頻繁的輸送設(shè)備。皮帶輸送機的一些易發(fā)故障如滾筒包膠磨損、筒皮斷裂、軸承損壞、輸送帶撕裂和磨損等，都與輸送機的運動和受力有著直接或間接的關(guān)系。要有效地分析、預(yù)測和處理這些問題，就必須對相關(guān)力學(xué)參數(shù)進行計算和校核，而這項工作涉及公式繁多，關(guān)系復(fù)雜，人工計算繁瑣，耗時且出錯概率大。為此，業(yè)內(nèi)研發(fā)了皮帶輸送機故障分析預(yù)測軟件(APBF軟件)。該軟件應(yīng)用方便，可為皮帶輸送機的日常管理提供科學(xué)依據(jù)。APBF軟件系統(tǒng)的研發(fā)流程見圖1。

圖1 APBF軟件系統(tǒng)研發(fā)流程

該研究的主要內(nèi)容可以概括為3個方面：一是確定皮帶輸送機典型故障的相關(guān)力學(xué)參數(shù)；而是建立用于故障分析預(yù)測的數(shù)學(xué)模型；三室進行數(shù)學(xué)模型的計算機語言編譯及二次開發(fā)。
1、典型故障及力學(xué)參數(shù)的研究
研究皮帶輸送機典型故障及其力學(xué)參數(shù)是軟件研發(fā)中的一項基礎(chǔ)性工作。皮帶輸送機故障繁雜，導(dǎo)致分析和預(yù)測這些故障所涉及的研究內(nèi)容寬泛眾多。為準(zhǔn)確把握研究的切入點，我們首先對輸送機的常見故障進行了統(tǒng)計分析，其中與力學(xué)密切相關(guān)且可建立計算模型的典型故障大致可以分為6類：輸送帶打滑(甚至起火)，滾筒包膠磨損，滾筒斷裂和軸端磨損，滾筒和托輥的移位或增減，驅(qū)動單元變化，帶面損壞。
深入研究篩選以上典型故障中設(shè)計的力學(xué)參數(shù)，從中提取建模必須的獨立變量，如驅(qū)動力、張緊力、摩擦力、滾筒和托輥的旋轉(zhuǎn)摩擦阻力、滾筒上的扭矩、壓力，以及兩側(cè)皮帶上的拉力等。參數(shù)審定的原則為含義明確、量化科學(xué)、數(shù)量全面、相互獨立，整個過程中共計得到了89各獨立力學(xué)參數(shù)。
2、故障分析預(yù)測模型的建立
對歸納出的皮帶輸送機典型故障進行數(shù)學(xué)建模，所設(shè)計到的計算公司可以概括為五大部分：輸送機阻力計算、驅(qū)動力及部件受力計算，包膠與輸送帶間摩擦力計算，摩擦熱能轉(zhuǎn)換計算，以及橡膠磨耗計算。建模過程中，需要將已總結(jié)出的全部故障力學(xué)參數(shù)作為獨立變量納入到數(shù)學(xué)模型中。
(1)運行阻力計算是皮帶輸送機力學(xué)分析的基礎(chǔ)，主要內(nèi)容包括：主要阻力，附加阻力，主要特征阻力，附加特種阻力，傾斜阻力，以及由以上阻力相加得到的運行總阻力。需要特別說明的是，在建模過程中，必須對一些部件(如滾筒、托輥、清掃器等)的數(shù)量、形式及位置設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)變量，保證模型對各型皮帶輸送機典型故障具有廣泛的適用性。
(2)驅(qū)動力計算中包括驅(qū)動滾筒軸功率、電動機驅(qū)動力、偶合器等連接部件的扭矩等，在建模中需要設(shè)置驅(qū)動部件空間布置、啟動方式、運行數(shù)量所對應(yīng)的參數(shù)變量。部件受力計算中設(shè)計到輸送帶運行張力、傳動件受力、滾筒結(jié)構(gòu)受力、軸承座結(jié)構(gòu)受力及托輥受力等。