[01540209]大型输送设备动态特性与节能运行关键技术研究

本项成果属于煤矿运输装备动态控制技术,包括重型刮板输送机控制技术与带式输送机运行阻力的形成机理,主要研究煤矿输送装备的智能化、低能耗、高效率、高寿命的理论与关键技术难题。该项成果理论系统的研究了重型刮板输送机动力学问题：建立了考虑驱动装置性能差异或结构尺寸误差情况下链条纵向振动的波动方程,并得出了解析解;在考虑刮板输送机溜槽弹性、间隙、物料的物理特性及链条的非线性特性等因素的情况下,构造了刮板输送机的动力有限元模型和数学模型;研究了刮板推移物料的力学问题,得出了保持物料稳定运行的最大刮板间距和最大的推移力;研究了无载侧形成料栓时刮板的推力以及运行阻力,分析了两种情况下刮板间距的最优值;在考虑链环弹性接触问题的情况下推导出刚度系数计算式,证明其具有非线性特征;构造了刮板输送机线路形态函数,编制的动力仿真程序并对刮板输送机在各种工况下的动力特性进行数值仿真;研究了刮板输送机的最优控制问题,提出了一种起动速度最优控制曲线;对链条的预紧力控制系统及理论进行了研究,设计了一种电液伺服控制系统,建立了控制系统的力学模型,将模糊PID控制器应用该系统中并对控制过程进行了仿真研究,并首次完成刮板输送机动态特性的实验,验证了理论的正确性。同时,研究了刮板输送机运行演示系统的建立、关键零部件的三维造型及动态仿真和可视化设计软件的开发技术。 该项科研成果对大型带式输送机的节能运行关键技术做了系统研究：研究了大型输送机在不同运行状态下的阻力系数变化情况,并得出了输送带压陷阻力及阻力系数公式,物料弯曲变形阻力的理论公式。研究了胶带在停机期间的能耗机理,并导出了能耗公式,得出胶带的粘弹性特性是附加起动阻力时效性的主要影响因素。同时基于振动理论,推导出横向振动引起的胶带和托辊间动态载荷公式及相应的压陷阻力系数理论公式,并分析了各种因素对最大压陷阻力系数的影响规律。