外文翻譯--圍繞驅(qū)動輪模型對帶的拉緊進行研究 中文版

1、<p><b>　　附錄A</b></p><p>　　圍繞驅(qū)動輪模型對帶的拉緊進行研究</p><p>　　摘要：通過傳統(tǒng)的計算來分析驅(qū)動輪摩擦力問題，這種方法提供了一種允許設(shè)計者自己決定傳動過程中最大值的滑動測試，在傳統(tǒng)的滑動計算中，摩擦系數(shù)通常采用。在這篇文章中，一個力學(xué)模型被展示出來，為了模仿起始階段驅(qū)動輪為膠帶分配系統(tǒng)的大多的彈性力。這個模型允許預(yù)

2、張緊，這時候應(yīng)用轉(zhuǎn)矩來表達拉緊力 和 。被應(yīng)用的轉(zhuǎn)矩正適合滑動輥。這個模型顯示了帶上的張緊力分配到輥的表面。這個模型對驅(qū)動輥周圍的帶的張緊表達的更清楚易懂，也包含了當(dāng)設(shè)計一個驅(qū)動系統(tǒng)時要考慮彈性收縮。</p><p><b>　　1.緒論 </b></p><p>　　就如何定義帶張緊的變化這個問題，許多作者已經(jīng)定義為從張緊力為的緊邊變化到張緊力為的松邊的過程。在靠近

3、滑動驅(qū)動輪定義張緊力與張緊力的數(shù)量關(guān)系為：</p><p><b>　　(1)</b></p><p>　　上式的來源是對這個問題進行基本的簡單的運算得來的，在受到從到之間角度的限制下把小的單元進行整體化,對于一個有效的摩擦系數(shù)用來限制摩擦力和限制滑動體的沖擊力。等式的右邊定義了的比值，這個數(shù)值由驅(qū)動輥與膠帶之間的摩擦力來提供。在這個問題中，是膠帶與驅(qū)動輥的靜摩擦力。

4、在驅(qū)動輪上實際的張緊力 和 應(yīng)該被認(rèn)為是完全由輸送的距離和輸送的材料所決定的，而不是驅(qū)動輪與膠帶之間通過摩擦力相互作用產(chǎn)生的。</p><p>　　對于在膠帶與滑輪之間有效的摩擦因數(shù)的值引文中通常定在，對于鐵滑輪（值更低），帶防護套的滑輪（值更高）。然而，對于橡膠與鐵之間和橡膠與橡膠之間的摩擦系數(shù)的實際測量值范圍是0.7到1.2，比現(xiàn)在通過對滑動驅(qū)動計算而常用的有效摩擦系數(shù)值更高。</p><

5、p>　　毫無疑問的通常使用的有效摩擦系數(shù)值被認(rèn)為是用來完全約束輥的長度的。當(dāng)變大再與比較時，滑動摩擦更有可能發(fā)生，因此設(shè)計應(yīng)該懂得下面這個關(guān)系</p><p><b>　　(2)</b></p><p>　　應(yīng)用它作為測試滑動摩擦的出發(fā)點。對于雙重驅(qū)動輥的其它關(guān)系已經(jīng)被研發(fā)出來，為了調(diào)和不同的角度約束⑴.這個基本模型根本就沒有考慮現(xiàn)在實際系統(tǒng)中的重要參數(shù)：<

6、;/p><p>　　1)帶從到的收縮。（帶的彈性）</p><p>　　2)輪與帶之間的的真實值（0.7到1.2）</p><p>　　3)輪的滑動位置變化同樣應(yīng)用轉(zhuǎn)矩</p><p>　　4)通常力的變化是由于收縮問題引起的</p><p>　　5)輪周圍的摩擦系數(shù)是變化的</p><p>　　6

7、)輪的出口處帶的速度比輪本身的低</p><p>　　最近的研究很好的處理了輪摩擦力的傳導(dǎo)的問題，由哈里森寫的兩篇論文和由澤帝斯寫的另一篇論文在參考文獻[2] 和[3]中的問題是表面粗糙度和摩擦力通過測試被確定的。在參考文獻[4]中實際使用的儀器是通常用監(jiān)控器來監(jiān)控帶與輥的接觸。根據(jù)對表面粗糙度和橡膠的硬度的測試[2]，一個新的方程式被推導(dǎo)出來，用來表達約束帶周圍的變化方式：</p><p&g

8、t;<b>　　(3)</b></p><p>　　這里對于包著鐵的橡膠來說A=2.0，角是是約束角度[2]。在這個研究中顯示的摩擦系數(shù)并不是恒定的，而是隨著約束角度在到之間變化而從0.86下降到0.56，當(dāng)約束角度為時。因此，是體現(xiàn)同等摩擦力隨曲線減少而不是隨直線增加。</p><p>　　通過上面的研究討論得出一個結(jié)論，用這種機構(gòu)方式來描述驅(qū)動輥周圍與的轉(zhuǎn)化是復(fù)雜

9、的，在帶與輥的界面上是很難理解的。這里的摩擦系數(shù)明顯比通常為滑動摩擦設(shè)計而測試出來的數(shù)據(jù)要高。這篇文章用另一種方法來描述這個問題，它涉及到了實體模型。</p><p><b>　　2.實體模型</b></p><p>　　這篇文章的其中一個主題就是決定驅(qū)動輪周圍張緊力變化到數(shù)值較低的的方式。這個實體模型用了大量的阻尼彈簧由來模仿帶對周圍驅(qū)動輪的約束。這個模型通常可以應(yīng)

10、用在作驅(qū)動輪設(shè)計的審查。</p><p>　　研究出分配質(zhì)量和彈力原理，用這種形式作為模擬發(fā)動機的輸入[5]。這個模擬發(fā)動機允許模型在設(shè)置的程序控制下工作，這樣寫適用于應(yīng)用轉(zhuǎn)矩作為輸入。</p><p>　　例如，把預(yù)緊力的比率應(yīng)用到模型中就能夠被控制，因此使初始條件穩(wěn)定。之后最初的預(yù)緊力也被穩(wěn)定下來，當(dāng)在輥表面有不同彈性張緊力時應(yīng)用轉(zhuǎn)矩比率來預(yù)防輥的滑動。</p><

11、p>　　例如，下面設(shè)置的參數(shù)將用在模型中，在這篇文章中將進一步描述。</p><p>　　(1)帶的質(zhì)量為 （纖維帶）</p><p>　　(2)帶的質(zhì)量為 （鋼束縛帶）</p><p>　　(3)驅(qū)動輥直徑為，約束角度為</p><p>　　(4)靜摩擦力系數(shù)為0.9，動摩擦力系數(shù)為0.7 （橡膠在鋼上）</p>&

12、lt;p>　　在模擬期間所有的彈性張緊力都被拉伸。所有輸入到實體模型中的都需要被核對以便模擬能夠穩(wěn)定的進行。</p><p>　　在建立模型中，下面的程序是必須的：</p><p>　　(a)每個彈簧在同一個位置附上同質(zhì)量的單元，以便旋轉(zhuǎn)中不會產(chǎn)生瞬間的超重。</p><p>　　(b)每個彈簧有相同的長度L/6，這里L(fēng)是彈簧在無外力作用下的長度。</p

13、><p>　　(c)當(dāng)應(yīng)用輥的轉(zhuǎn)矩時要保證每一個滑動表面都與軸承面接觸，以便能夠快速計算出滑動摩擦力，從而不引起振動。</p><p>　　(d)當(dāng)預(yù)緊力和轉(zhuǎn)矩同時應(yīng)用時，每一個彈簧上都應(yīng)用阻尼為了減少動態(tài)運動。</p><p>　　(e)在t = 0時應(yīng)用輥沿地平線的位移，這里彈簧的預(yù)緊力代表帶的拉緊力。</p><p>　　(f)在所有的初始

14、振動消失以后，轉(zhuǎn)矩將逐漸的由 增加到 。這個過程能夠持續(xù)到輥開始旋轉(zhuǎn)為止。在重力的作用下，每一塊都通過輥的滑動來協(xié)調(diào)自己的位置直到所有的外力平衡。這時彈簧力代表帶的張緊力。</p><p>　　3.較低預(yù)緊力的例子</p><p>　　纖維帶的張緊力通常比具有較高硬度的鋼束縛帶低很多，因此彈簧的硬度必須與之相協(xié)調(diào)。構(gòu)建一個具有六個元件的彈簧系統(tǒng)，如圖1所示。彈簧的長度這里取0.28m，驅(qū)動

15、輥的直徑這里取1.0m。彈簧的精確長度取決于初始張緊力,然而，一但輥和彈簧在轉(zhuǎn)矩的作用下彼此偏離那么這些初始條件不在相關(guān)。靜摩擦力被規(guī)定為0.9，滑動和動態(tài)摩擦力被規(guī)定為0.7。</p><p>　　在t=0時，在兩秒的時間里逐漸把5kN的預(yù)緊力施加到帶上，這時保持這種平衡直到五秒。為了檢查模擬裝置的控制邏輯性，先第一個輸入的值作為真實的條件，第二個輸入的數(shù)作為假條件，如下：</p><p&g

16、t;　　時間段 0.025s</p><p>　　需求力 if (t < 2,5000, t/2,5000)</p><p>　　轉(zhuǎn)矩 if (t > 5,50, (t - 5), 0)</p><p>　　每個質(zhì)量規(guī)定為25 kg，每個彈簧的硬度為120，每個彈簧的阻尼系數(shù)被規(guī)定為恒定的條件。在模擬中設(shè)置的阻尼太大，由于會產(chǎn)生高頻

17、從而導(dǎo)致動態(tài)的硬度和不穩(wěn)定。</p><p>　　在應(yīng)用轉(zhuǎn)矩不久以后，在部分裝置中可以觀察到輥的運動。</p><p>　　彈簧上的張緊力原理上能作用5到10秒其值基本上是固定的因為所用的轉(zhuǎn)矩值較低，不會引起相對滑動。彈簧2附近的在其它周圍輥之前經(jīng)歷了張緊力上升階段。在彈簧的張緊力上升的同時，旁邊的開始下降。</p><p>　　通常來說，圖中在左邊的方格中所顯示的

18、彈簧張緊力被規(guī)定為從頂端到底部并且采用同樣的方式繪畫出來。也就是說長度為L的彈簧包含了緊邊的張緊力T…..等等。在右邊的方格中，例如在帶的張緊力為時，彈簧上的張緊力最低并且持續(xù)的時間最長。</p><p>　　這個滑動模型最早用在模擬中時，它允許輥通過滑動來拖動質(zhì)量塊在某一點處達到靜平衡。當(dāng)這個質(zhì)量塊到達輥表面某一點時，在這個點上每個單元的彈簧力通過特別正常的載荷外力拖拉下達到平衡。在這個特殊模型的模擬中描述了帶

19、相對于輥是恒定的爬動或滑動，當(dāng)帶運行時，許多運行的橡膠模擬帶都顯示了有5%是滑動的。</p><p>　　對這些數(shù)據(jù)進行分析得出，所有的質(zhì)量塊在滑動到靜平衡時，對于每一個質(zhì)量塊都有一個動摩擦系數(shù)，輥需要一分鐘達到系統(tǒng)靜平衡點。這時候不在產(chǎn)生拉伸，因此這時測定張緊力： </p><p>　　由此我們得出。對于滑動摩擦，從通常的方程式中可以得出符合這個張緊力比率的有效摩擦系

20、數(shù)，當(dāng)約束角度為210度時，有</p><p>　　這個結(jié)果是非常讓人感興趣的，就是對每個質(zhì)量塊所規(guī)定的靜摩擦系數(shù)值都與測量值相接近，滑動摩擦系數(shù)，與之相等的或有效的摩擦系數(shù)。</p><p>　　通過這個模擬裝置已經(jīng)測試出值，下面通過簡單的描述。通常來說值的范圍為0.25 < < 0.35，系統(tǒng)中有效摩擦系數(shù)值大約是滑動摩擦系數(shù)值的一半。</p><p&g

21、t;　　通過對數(shù)據(jù)進行討論，可以得出，能用許多方式劃分驅(qū)動輥周圍彈性單元張緊力的變化。圖4顯示了彈性力在不同水平下其曲線的發(fā)展變化，及達到靜平衡點的數(shù)值。這個圖表用一個近似的“S”曲線表達驅(qū)動輥周圍帶上張緊力的發(fā)展變化。在曲線附近可能存在一些誤差，因此剛好出現(xiàn)在系統(tǒng)達到靜平衡以前，主要是由于在這個位置上存在動摩擦力，即在這個點上系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)殪o平衡。</p><p>　　4.較高預(yù)緊力的例子</p>&

22、lt;p>　　先前的例子顯示了一個相對較低預(yù)緊力的模型，這些模型通常用在地下礦井。它展示了雖然帶與驅(qū)動輥之間的摩擦力系數(shù)測量值大約是，但是在滑動時實際所看到的摩擦系數(shù)卻是，通過這個模擬裝置肯定了應(yīng)用在例一中的傳統(tǒng)的摩擦系數(shù)值。</p><p>　　另外，當(dāng)需要構(gòu)建一個鋼束縛帶的模擬裝置時驅(qū)動輥裝置就需要更高硬度的彈簧。在先前的運算中A4型彈簧需要用五個質(zhì)量塊。每個質(zhì)量塊的質(zhì)量為14千克，并且采用相同的輥的參

23、數(shù)。在先前的例子中所采用的摩擦系數(shù)也是相同的，一般來說和。</p><p>　　在靠近滑動輥中，對于一個模型的預(yù)緊力為85千牛，在驅(qū)動輥上的張緊力 和 分別為172千牛和14.1千牛。滑動摩擦系數(shù)比率，這里給出了有效摩擦系數(shù)。當(dāng)模型中的預(yù)緊力增加到165千牛時，有效摩擦系數(shù)隨之增加，達到，在這之前輥在質(zhì)量塊下邊滑動。</p><p>　　在輥周圍具有四個彈性單元和五個質(zhì)量塊的彈簧的張緊力的

24、變化。應(yīng)用前面的模擬技術(shù)，裝置中輸入100千牛的預(yù)緊力。當(dāng)預(yù)緊力使輥達到先前的滑動時其預(yù)緊力值分別為和。這里給出的有效摩擦系數(shù)，滑塊與輥之間的摩擦系數(shù)是0.9。</p><p>　　這個試驗揭示了一個重要內(nèi)容，就是轉(zhuǎn)矩可以應(yīng)用到前面的滑動輥中，充分的使用傳動中的參數(shù)值。在轉(zhuǎn)矩應(yīng)用3.2秒以后在模型中彈簧的張緊力變?yōu)楹愣ㄖ怠Ｔ谶@成為恒定的驅(qū)動滑動裝置。如此高的預(yù)緊力就是為了使模擬裝置保持穩(wěn)定即使輥是滑動的。這不是具

25、有較低預(yù)緊力裝置的情況。如果把彈簧的數(shù)量增加到六個，由于彈簧硬度的影響導(dǎo)致較高頻率的振動，因此使得模擬裝置變得不穩(wěn)定。</p><p>　　全過程都是采用傳統(tǒng)模擬裝置測試的結(jié)果。初始預(yù)緊力在所有具有預(yù)緊力的彈簧上引起了過振動。逐漸施加轉(zhuǎn)矩以后系統(tǒng)逐漸穩(wěn)定下來，張緊力逐漸下降，一直到輥產(chǎn)生滑動，最下面的曲線顯示了輥在滑動過程中所有的旋轉(zhuǎn)時間是2.8秒。</p><p>　　上面為了驅(qū)動具有相

26、同機械條件的裝置構(gòu)件了許多穩(wěn)定的模擬裝置。每次模擬中輸入模型中的預(yù)緊力都在增加，因此K值也是增加的。</p><p>　　模擬裝置中當(dāng)時有效摩擦系數(shù)逐漸增加的方式。每次模擬都要計算有效摩擦系數(shù)，很明顯值隨著K值的增加而增加。顯然了在約束角度已知的前提下預(yù)緊力的值影響到有效摩擦系數(shù)的值。</p><p><b>　　5.設(shè)計的應(yīng)用</b></p><

27、p>　　在輸送帶的設(shè)計中有許多方法計算帶的張緊力，通?？梢灾苯硬榈幂斔蛶е車行У膹埦o力。這些方法在CEMA [1], ISO 5048 or DIN 22121.這本書中有所介紹。同時這些方法中的每一種方法都有自身的缺點，它們廣泛的應(yīng)用在工業(yè)中，為了得出在輸送帶周圍的有效張緊力。比起ISO 和CEMA.，商業(yè)模型可能會更準(zhǔn)確些。</p><p>　　對于傳統(tǒng)的直徑為1米的驅(qū)動輥應(yīng)用模擬的結(jié)果可以寫出包含有

28、效摩擦力對張緊帶的影響。利用上面現(xiàn)有的摩擦力條件，一般來說和，關(guān)于的等式是：</p><p><b>　　(4)</b></p><p>　　這里，這個方程式對于滑動摩擦變?yōu)?lt;/p><p><b>　　(5)</b></p><p>　　在反復(fù)設(shè)計過程中，沿著帶上的一些帶的張緊力需要被設(shè)置，通常這

29、個值選擇為或者為了確保尾部的張緊力保持在設(shè)計限制之內(nèi)，通過點載荷在尾部進行拖拉。這可以該變?yōu)槲膊框?qū)動系統(tǒng)。通常來說，如果應(yīng)用重力的話，設(shè)置或者設(shè)置尾部張緊力是相對較簡單的。</p><p>　　在設(shè)計中為了控制載荷點的下垂可以假設(shè)的值，對于滑動測試的關(guān)系將變?yōu)?lt;/p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　這里由于傳遞阻力的作

30、用有效摩擦力為</p><p><b>　　（7）</b></p><p>　　這個研究表明由于傳遞阻力的作用滑動測試的結(jié)果取決于有效摩擦力。在這個研究中驅(qū)動輥的有效摩擦力值比傳統(tǒng)中采用的有效摩擦力值要大，傳統(tǒng)設(shè)計中有效摩擦力系數(shù)范圍是0.25到0.35。在傳統(tǒng)的設(shè)計中應(yīng)用，但不是影響有效摩擦系數(shù)的參數(shù)。</p><p>　　一個滑動的實驗設(shè)計

31、可以簡單的歸結(jié)為如下五個步驟：</p><p>　　(1)為了傳送計算有效張緊力</p><p>　　(2)根據(jù)下垂的側(cè)面張緊力最低規(guī)定一個張緊力</p><p>　　(3)根據(jù)所能估算的最好的張緊力值來計算值</p><p>　　(4)利用公式4計算驅(qū)動摩擦系數(shù)</p><p>　　(5)利用公式5或6決定是否過大&

32、lt;/p><p>　　這里有許多在帶的下面產(chǎn)生驅(qū)動滑動的例子，這于設(shè)計計算相反。可以利用模擬來分析每個特殊的傳動驅(qū)動設(shè)計，因此其影響因素應(yīng)該考慮到驅(qū)動輥的直徑和絕緣層的材料。自從滑動張緊力和之間關(guān)系的變化被研究出來以后，現(xiàn)在也考慮到帶的黏彈性。這個過程是特別重要的因為在市場出現(xiàn)了能夠阻止驅(qū)動輪產(chǎn)生滑動的具有更大摩擦系數(shù)的新型的絕緣層材料。</p><p>　　例如絕緣層材料是陶瓷的，據(jù)報道其

33、摩擦系數(shù)值能達到0.45到0.5。對于滑動測試可以通過模擬來比較陶瓷帶與橡膠帶所產(chǎn)生的真實的摩擦系數(shù)。絕緣層材料的節(jié)結(jié)做成機械壓痕，在這種情況下絕緣層材料是陶瓷的可以產(chǎn)生明顯更大的摩擦系數(shù)，對這個問題現(xiàn)在正在研究。</p><p><b>　　6.結(jié)論</b></p><p>　　依據(jù)帶的張緊力模擬分析比較驅(qū)動輪與靜態(tài)橡膠帶和與動態(tài)橡膠帶之間的摩擦系數(shù)值，測得的結(jié)果顯

34、示其摩擦系數(shù)值分別靠近0.9和0.7，然而實際有效摩擦系數(shù)的變化范圍是0.32到0.84。在低張緊力帶中涉及到了滑動帶的硬度，該硬度是已知的并且是有效的。然而，當(dāng)?shù)闹翟黾訒r必須依靠應(yīng)用一個新的有效的摩擦系數(shù)來證明帶在這點產(chǎn)生滑動。模擬出的另一個結(jié)果是在帶周圍的驅(qū)動輥對帶的張緊力的分配。這個結(jié)果與帶的黏彈性松弛率結(jié)合在一起就可以成為改良帶的材料的方法。</p><p>　　盡管這篇文章敘述了一個特殊模擬裝置的例子，