基于响应面法的仿生凹坑型中部槽耐磨性

刮板输送机是实现煤炭长距离运输的重要装备,中部槽是其重要组成部分,且长期受到煤与刮板的混合摩擦作用,磨损十分严重。为了提高中部槽的耐磨性,以蜣螂体表的非光滑凹坑结构为仿生原型,借助仿生非光滑理论,在中部槽表面设计仿生凹坑型结构,研究仿生凹坑型中部槽的耐磨性。首先,为了可以更高效地进行仿生参数的探究,设计了与刮板输送机工作原理类似的磨粒磨损试验机往复模型,并建立了磨粒磨损机DEM-MBD双向耦合模型,通过EDEM离散元法进行磨损深度分析,通过RecurDyn多体动力学进行相关约束的建立和仿生中板的受力分析。其次,借助响应面法对不同凹坑仿生结构的参数组合进行筛选,获取耐磨仿生的最佳参数组合,结果表明:在试验条件下,凹坑型仿生中部槽最小磨损深度的参数组合为:形貌圆坑,直径0.9 mm,深度1.8 mm,角度90°,横向间距13.6 mm,纵向间距10 mm,其中直径、深度和横向间距为显著性影响因素。然后,为了验证仿真结果的可靠性,加工了最优耐磨参数组合下的仿生中板,并与光滑中板进行耐磨性试验对比,结果表明:与光滑中板相比,凹坑型仿生中板具有良好的减磨性能,减磨效率可达24.81%。此外,通过建立的与SGZ880/800型刮板输送机等比例的简化中部槽模型,对凹坑参数进行了进一步验证,发现:最优耐磨参数下的凹坑仿生结构能够有效地减小煤、刮板与中板间的三体磨损,中板磨损均匀,进一步验证了凹坑仿生耐磨参数组合的合理性。最后,分析其耐磨性发现,凹坑结构不仅能有效的减小煤散料与中板的接触面积,破坏接触的连续性,还能使中板与煤散料接触表面形成空气膜,降低摩擦因数。

刮板输送机联动效应参数化及虚拟实现

刮板输送机联动效应的存在使得在对其调直时无法保证直线度精度,有必要针对该联动效应进行参数化分析。提出了一种刮板输送机联动效应参数化与虚拟实现方法,确定了发生联动效应的各中部槽的联动角度与距离,并基于 Character Joint 等物理引擎,在 Unity3D 中对该效应进行了可视化,并通过仿真,对参数化模型以及虚拟联动效应实现方法的应用结果进行了对比分析,证明了参数化结果以及建立的仿真模型的可靠性。