考虑物料因素的圆管带式输送机直线段托辊接触力研究

托辊接触力是圆管带式输送机托辊结构设计的关键参数,工程设计中基于输送带成形力、物料与输送带重力近似计算托辊组接触力,并将其作为单个托辊接触力的设计依据,使托辊接触力误差较大。为提高托辊接触力的计算精度,得到托辊接触力的计算方法,将托辊接触力分解为与物料重力、输送带成形力、输送带重力相关的3个分量,同时考虑托辊组中6个托辊的不同位置,分别研究各托辊接触力中3个分量,最终得到托辊接触力计算式。以管径为150mm的圆管带式输送机直线段为研究对象,具体研究过程如下:首先,研究了物料因素对托辊接触力的影响,基于有限元法建立了输送带-托辊动力学模型,考虑8组不同物料填充率下各托辊接触力的变化规律,分析得到各托辊承受物料重力的占比,当物料填充率大于50%时,下方两侧托辊承受33%~34%的物料重力,最下方托辊承受约60%的物料重力;其次,基于输送带-托辊动力学模型,分别考虑承载5组不同密度的物料,分析得到物料密度对托辊承受物料重力的占比影响较小,可忽略不计;基于上述物料因素分析,确定了托辊接触力中物料重力分量的计算式。然后,研究了输送带重力、输送带成形力对托辊接触力的影响,分别建立了只考虑输送带成形力和只考虑输送带重力的2种输送带-托辊动力学模型,分析得到下方两侧托辊承受约32%的输送带重力,最下方托辊承受约70%的输送带重力;下方5个托辊受输送带成形力作用相近,最上方托辊受输送带成形力作用最大,约为下方5个托辊平均值的1.49倍。综合托辊接触力中3个分量,得到各托辊接触力的计算式。最后,通过实验测试了不同物料填充率下的托辊接触力,验证了托辊接触力计算式,其计算精度较高。

深水S型铺管的管道形态与内力计算程序开发

深水海底管线的铺设主要采用S型铺管的方式,在铺管船船尾设有托管架以支撑和保护管道,并控制管道入水的角度,保证管道安全。依托某深水铺管船项目,根据S型管道的特点,将其分为上弯段、中间段和下弯段三部分进行力学分析;利用MATLAB软件编写程序,计算不同铺设工况下的管道形态和内力,以OFFPIPE的计算结果为参照,验证本程序的可靠性和准确性。针对在实际铺管过程中并不能保证管道与每个托辊都接触的问题,在程序中设定指定托辊不接触的情况。计算结果表明,该工况下管道在后一个托辊处将受到较大弯矩作用,可能引起失效,应引起关注。

圆管带式输送机运行阻力虚拟仿真试验研究

建立了圆管带式输送机动态阻力虚拟仿真试验模型,对成管状后的胶带运行阻力及输送机工作时托辊组中接触压力的分布进行了试验研究,考察了物料、预张紧力、管带速度、弯道形式与拐弯半径等对管带运行阻力的影响,获得运行时托辊组中托辊压力分布状态。试验过程状态与实际相符,其结果对圆管带式输送机设计制造有指导意义。