钢丝绳芯输送带接头强度与预成型芯胶技术研究

钢丝绳芯输送带是带式输送机的牵引和运载构件,接头破坏是引起钢丝绳芯输送带故障的主要原因。为了提高输送带的接头强度和接头硫化效率,基于现有接头硫化工艺,提出了一种预成型芯胶敷设技术,以ST1600型钢丝绳芯输送带接头为研究对象,对该技术的应用进行了理论分析和试验研究。首先,建立输送带接头力学模型并进行受力分析,通过ANSYS Workbench软件研究钢丝绳水平、垂直间距不均匀性对接头强度的影响,然后,提出预成型芯胶敷设方法,通过芯胶流固耦合分析对比了填充式芯胶与三角形、梯形和半圆形芯胶凹槽对限制钢丝绳偏移的作用效果。最后,通过接头预成型芯胶硫化试验研究了该技术对输送带胶体粘合强度、接头硫化效率以及接头强度的影响。研究表明:输送带接头处钢丝绳的受力与其纵向位移有关,由于传统接头硫化作业中无法实现钢丝绳的均匀分布从而引起钢丝绳受力不均,影响接头强度,而钢丝绳水平间距相较垂直间距的变化对钢丝绳等效应力的影响尤为显著,更易引起接头钢丝绳的破坏。预成型芯胶敷设技术能够有效减少钢丝绳的偏移量,其中半圆形芯胶凹槽效果最优,水平方向减少70%,垂直方向减少86.9%。在相同硫化条件下,与填充式芯胶相比,三角形、梯形和半圆形芯胶凹槽硫化后的粘合强度分别提升了1.91%、−3.51%、2.48%,半圆形芯胶与钢丝绳结合度最好;采用半圆形芯胶凹槽的预成型芯胶技术敷设钢丝绳可减少70%作业时间,硫化后的输送带接头强度提高5.74%。研究结果可为钢丝绳芯接头硫化工艺的改进提供理论和实践指导。

输送带非等温硫化过程数值模拟与实验研究

为了探究输送带在硫化过程中内部不同区域的温度和硫化程度(橡胶交联程度)随时间的变化规律,通过实验得到了橡胶导热系数和比热容在不同温度下的数值,并编写成UDF程序导入FLUENT。通过三种温度145℃、150℃、155℃下橡胶硫化曲线对常用的硫化动力学模型进行拟合分析,确定最佳硫化动力学模型。以C语言和FLUENT预定义宏为基础,编制了UDF用户自定义程序模型,通过有限元分析软件FLUENT实现了输送带硫化过程中传热与硫化度的耦合,最后通过测温实验验证了模拟的精确性。结果表明:选取的硫化动力学模型,初始条件和边界条件的设置,硫化与传热耦合计算方法可以准确预测输送带的硫化过程。输送带外部与内部区域升温速率差异显著,其中心区域是升温速率最慢、焦烧时间最长、最后完成硫化的区域。根据模拟结果可对输送带硫化时间、胶料配方、橡胶预热等方面进行硫化工艺优化。

锤片式粉碎机噪声源识别及降噪方法

为了解决锤片式饲料粉碎机工作过程中噪声大的问题,运用虚拟仪器测试技术和台架试验相结合的方法,对粉碎机的噪声信号进行采集和分析,针对影响噪声的主要因素如锤片、筛网、进料口、出料口和转子转速等进行相应的声压级和频谱测试分析,寻找粉碎机主要噪声源及其与主要影响因素之间的规律,并通过对粉碎机各部件的结构参数进行改进设计,达到降低整机噪声的目的。研究结果表明:粉碎机噪声信号主要包含48、180、200、361、893和1 263 Hz共6种频率成分;筛网、进料口和出料口对主频成分没有影响,只影响噪声频率的幅值;筛网具有降噪作用;进料口和出料口都不同程度地增强了噪声声压级;通过对主轴转速为2 400~2 800 r/min时的空载噪声频谱图分析知,当转速升高时,噪声幅值急剧升高,可见转速对粉碎机的噪声有影响;对不同锤片数量的空载噪声频谱图分析知,锤片数量只影响噪声幅值,对主要频率变化影响较小。此外,对粉碎机进料口、出料口、筛网的结构参数进行改进设计,以出料口的改进设计为例,基于有限元法对改进前后分离装置内的流场湍动能分布情况经行了模拟,将改进前后的结果进行对比分析发现:出料口改进后分离装置内气流的湍动能较小,流动较为稳定。通过台架试验表明:当选用改进后的出料口时,粉碎机整机噪声得到明显改善,噪声总声压级降低了3 d B(A),各测点噪声声压级降低1.9~3.6 d B(A),进一步粉碎试验表明使用改进后的出料口并未影响粉碎机的生产效率以及吨料电耗,研究所采用的降噪措施可行,此法可为控制粉碎机噪声提供理论依据。

锤片式粉碎机空气动力性噪声的研究

为了解决锤片式饲料粉碎机在饲料加工中噪声大的问题,文章以课题室研制的新型锤片式粉碎机为研究对象,利用Fluent和Virtual.Lab软件进行联合仿真的方法,通过噪声测量试验,对粉碎机空气动力性噪声的产生机理进行分析研究。运用Fluent软件计算粉碎机内部稳态流场,以稳态解作为初始值,计算瞬态流场并得到锤片表面脉动压力信息,进行风速试验验证了流场分析的准确性;在Virtual Lab软件的Acoustic模块中采用直接边界元法对粉碎机近场气动噪声进行模拟仿真。结果表明,粉碎机气动噪声主要由出料口向外扩散,于166.7 Hz处达到峰值,随着频率增加逐渐降低,最后趋于稳定。使用噪声传感器对粉碎机进行噪声测量,频谱分析表明:粉碎机噪声峰值出现在166.7 Hz处,且由锤片扰动空气产生的旋转噪声引起,仿真与试验结果基本一致。研究为锤片式粉碎机的减振降噪设计提供了理论依据。

锤片式粉碎机转子系统的模态分析

为了研究锤片式粉碎机在启动过程中转子的动态响应规律,利用ANSYS软件对粉碎机转子系统进行模态分析,得到了转子部分的前六阶模态振型,并根据模态振型的固有频率得出了转子系统的前六阶临界转速。结果表明转子部分的第二阶临界转速在额定转速范围内,因此粉碎机在工作时应尽量避开这个转速;测得转子部分在不同支承刚度条件下前三阶振型的固有频率和最大相对位移,分析了前三阶振型的固有频率和最大相对位移随支承刚度的变化规律,认为转子系统应使用支承刚度较小的滚动轴承。研究为锤片式粉碎机转子组的动态特性分析和减振降噪设计提供了理论依据。

输送带接头硫化机电磁感应加热装置研究

针对传统电加热输送带接头硫化机加热时间长、能耗高、响应慢等问题,将电磁感应加热技术应用到接头硫化机中。首先建立了电磁感应加热装置的电磁-热耦合模型,分析了激励电流的频率、强度对加热板中涡流场的分布规律,并探究了添加导磁体对电磁感应加热功率的影响,基于电磁感应仿真分析得到了加热板的温升曲线和温度场分布,确定了激励电流频率和强度的最优参数,最后搭建了电磁感应加热试验台进行加热试验,验证了仿真结果的准确性。结果表明:增大电流频率、强度能提高加热板发热功率,添加导磁体后加热功率提升29.9%;在激励电流频率25kHz,强度29A的最优参数下,加热板经238s由28℃升至145℃,平均差为8℃,减少了硫化升温时间。

Microstructure and Tribological Properties of Fe-Cr-B-Si-based Alloy Coating on the Surface of Scraper Conveyor Middle Trough NM450

This paper aims to develop a surface modification process to improve the surface properties of the middle trough.The coatings were prepared by plasma cladding with Fe-Cr-B-Si-based alloy powders (Ig 6 and Ig7).The organizational structure and micro-hardness of the coatings were analyzed by laboratory equipments.The friction and wear tests were performed to investigate the friction-wear properties of middle trough.The coatings have higher hardness and good friction-wear properties than the substrate.The hardness and friction wear properties of the coating with Ig7 powder are better than those with Ig6 powder.The experimental results show that the surface properties of the middle trough are improved by Fe-Cr-B-Si-based alloy coating,which can improve the middle trough service life.The plasma cladding can be widely used in the surface-modification of middle trough to reduce the waste of resources.

矿用巡检机器人系统设计与研究

针对现有煤矿井下轨道式带式输送机巡检机器人续航里程短、爬坡困难等问题,设计了一种轨道和钢丝绳牵引结合的行走机构。首先根据巡检机器人技术要求,对巡检机器人进行了总体方案研究,然后设计了巡检机器人结构、行走机构、轨道安装和数据采集模块。在ADAMS软件中建立了巡检机器人虚拟样机模型,并对其在水平和倾斜两种运动状态的位移变化进行了仿真。该机器人在水平沿轨道方向能够稳定运行;在竖直方向和水平侧摆方向有轻微的波动,但均满足要求;最后搭建了数据采集与传输模块,并对室内环境信息采集测试。结果表明:数据采集与传输模块能够稳定正常工作。因此,该机器人能够为煤矿井下设备运行状态监测提供参考。

基于正交试验的胶带硫化机热板温度场研究

针对硅橡胶加热片加热的硫化机所存在加热不均匀的问题,提出以三通道回字型布置图代替单通道的方案并针对区域间距以及功率等参数设计了三水平五因素正交试验,基于Comsol固体传热仿真技术模拟了各方案加热板温度分布规律,进行了极差分析,得到了最佳设计方案,并进行物理试验验证与研究。通过研究发现,对加热板均匀性影响最为显著的因素为边缘热流密度;而最优方案相较于原单通道加热方法,其加热板表面温差从12℃降低至3.8℃,均匀性指标F值降低了1.3,切实证明设计方案的有效性,可以为实际生产提供研究方法与思路。

输送带接头硫化温度监控系统设计

针对输送带接头硫化温度是一种不确定、大惯性、非线性严重的控制对象,进行了基于MATLAB的硫化温度模糊PID控制的仿真研究,设计了基于PLC和模糊PID控制原理的输送带接头硫化温度监控系统,有效提高了硫化温度监测与控制的自动化程度、精度以及稳定性,实现了快速采集硫化温度、温度超限报警、温度传感器损坏报警、硫化恒温自动计时等功能,同时通过采用WinCC软件,实现了硫化状态、硫化温度变化曲线等的实时显示功能。

带式输送机输送带接头用胶硫化特性研究

为详细探究硫化时间、硫化温度、硫化压力对胶料性能的影响规律,采用实验方法分别研究了某种胶料配方在4种不同硫化温度、时间、压力下的机械性能,并对不同硫化条件下的胶带分别进行了磨损形貌分析。结果表明:硫化时间为25 min、硫化压力为11 MPa、硫化温度为165℃时胶带的拉伸强度、磨耗量、300%定伸应力等主要性能指标最佳;经磨损形貌分析表明,输送带在运输煤料时发生的主要为黏着磨损,且磨损量在一定的硫化压力范围内随压力提升而明显降低。

输送带硫化接头胶流动特性仿真研究

为得到硫化温度及硫化压力对输送带接头硫化时胶料流动特性的影响规律,利用FLUENT软件进行了有限元仿真分析,结果表明:接头中面胶及芯胶的流动速度随温度和压力的变化趋势各不相同,硫化压力对胶料流动速度的影响要高于硫化温度;输送带硫化的压力不均匀区域主要集中于输送带边缘;硫化压力对胶料剪应力的影响要显著高于硫化温度。