凸包形仿生驅(qū)動(dòng)滾筒增摩機(jī)理的分析與研究.pdf

1、帶式輸送機(jī)是煤礦生產(chǎn)中的一種重要的運(yùn)輸設(shè)備，驅(qū)動(dòng)滾筒與輸送帶之間的摩擦牽引力是其驅(qū)動(dòng)力，提高牽引力可以提高運(yùn)輸效率，保證安全生產(chǎn)。本文采用仿生摩擦學(xué)的知識(shí)，對(duì)驅(qū)動(dòng)滾筒的包膠進(jìn)行仿生設(shè)計(jì)來(lái)增大摩擦牽引力，為提高帶式輸送機(jī)的驅(qū)動(dòng)力提供了一種新的途徑。對(duì)凸包形仿生驅(qū)動(dòng)滾筒增摩機(jī)理的分析，豐富了橡膠摩擦學(xué)和摩擦傳動(dòng)理論，具有重要的理論意義。
　　本文在分析了黏彈性材料模型的基礎(chǔ)上，確定采用Kelvin模型作為橡膠的分析模型。分析了橡膠的摩

2、擦機(jī)理及摩擦分量的計(jì)算公式，并分析了溫度、速度、實(shí)際接觸面積、表面狀態(tài)對(duì)橡膠摩擦系數(shù)的影響。
　　對(duì)凸包形仿生表面與輸送帶的接觸情況進(jìn)行了簡(jiǎn)化，并利用壓入接觸力學(xué)的知識(shí)，推導(dǎo)了球狀凸包、圓錐狀凸包、圓柱狀凸包與輸送帶之間鑲嵌面積的計(jì)算公式，分析了凸包的形狀、尺寸大小對(duì)鑲嵌效果的影響；利用黏彈性力學(xué)、材料力學(xué)的知識(shí)，分析了輸送帶在凸包之間的變形情況，推導(dǎo)了輸送帶在凸包之間與仿生表面的接觸面積公式，并分析了凸包的排列方式、分布密度對(duì)此

3、接觸面積的影響；結(jié)合橡膠材料摩擦力的組成，根據(jù)凸包形仿生表面的特點(diǎn)，推導(dǎo)了凸包形仿生表面與輸送帶之間摩擦力的計(jì)算公式，并根據(jù)經(jīng)典庫(kù)侖摩擦理論，推導(dǎo)出了凸包形仿生表面與輸送帶平面接觸時(shí)的摩擦系數(shù)。
　　根據(jù)帶式輸送機(jī)摩擦傳動(dòng)機(jī)理，分析了彈性滑動(dòng)的機(jī)理，推導(dǎo)了彈性蠕動(dòng)量及蠕動(dòng)速度的計(jì)算公式；推導(dǎo)了滑動(dòng)弧上驅(qū)動(dòng)滾筒所受壓力的計(jì)算公式，根據(jù)橡膠摩擦的特點(diǎn)，結(jié)合凸包形仿生驅(qū)動(dòng)滾筒的特點(diǎn)，確定了凸包形仿生驅(qū)動(dòng)滾筒與輸送帶之間摩擦系數(shù)的計(jì)算公式

4、，考慮到摩擦系數(shù)的變化，推導(dǎo)了新的摩擦傳動(dòng)公式。
　　利用ANSYS仿真軟件對(duì)不同形狀的單個(gè)凸包與輸送帶的接觸變形情況進(jìn)行了仿真，得出了凸包形仿生表面與輸送帶之間存在嵌入“嚙合效應(yīng)”，外表圓滑且狹長(zhǎng)的凸包與輸送帶的鑲嵌效果較好；對(duì)半球形凸包在不同壓力作用下的變形情況進(jìn)行仿真，得出存在一個(gè)最佳壓力，使凸包與輸送帶之間的嵌入“嚙合效應(yīng)”最大。對(duì)多個(gè)凸包與輸送帶的接觸進(jìn)行分析，分析輸送帶在凸包之間的變形情況。最后對(duì)幾種試樣與輸送帶的接觸

5、情況進(jìn)行仿真，分析其增摩效果。
　　在分析了常用摩擦系數(shù)測(cè)量方法的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)并制造了平面摩擦系數(shù)測(cè)量試驗(yàn)臺(tái)，測(cè)量了幾種凸包形試樣與輸送帶在不同壓力、不同加載時(shí)間及不同溫度下的摩擦系數(shù)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果繪制了摩擦系數(shù)曲線，分析了壓力的大小、溫度、凸包的形狀、凸包的外形尺寸、凸包分布密度、凸包的排列方式等對(duì)摩擦系數(shù)的影響。
　　設(shè)計(jì)并制造了帶式輸送機(jī)動(dòng)態(tài)張力測(cè)量系統(tǒng)，可以測(cè)量輸送帶打滑時(shí)輸入點(diǎn)張力和輸出點(diǎn)張力，以此計(jì)算出最大的牽引