凸包形仿生驅(qū)動滾筒增摩機(jī)理的分析與研究.pdf

1、帶式輸送機(jī)是煤礦生產(chǎn)中的一種重要的運輸設(shè)備，驅(qū)動滾筒與輸送帶之間的摩擦牽引力是其驅(qū)動力，提高牽引力可以提高運輸效率，保證安全生產(chǎn)。本文采用仿生摩擦學(xué)的知識，對驅(qū)動滾筒的包膠進(jìn)行仿生設(shè)計來增大摩擦牽引力，為提高帶式輸送機(jī)的驅(qū)動力提供了一種新的途徑。對凸包形仿生驅(qū)動滾筒增摩機(jī)理的分析，豐富了橡膠摩擦學(xué)和摩擦傳動理論，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)理及摩擦分量的計算公式，并分析了溫度、速度、實際接觸面積、表面狀態(tài)對橡膠摩擦系數(shù)的影響。
　　對凸包形仿生表面與輸送帶的接觸情況進(jìn)行了簡化，并利用壓入接觸力學(xué)的知識，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算公式，分析了凸包的形狀、尺寸大小對鑲嵌效果的影響；利用黏彈性力學(xué)、材料力學(xué)的知識，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，推導(dǎo)了凸包形仿生表面與輸送帶之間摩擦力的計算公式，并根據(jù)經(jīng)典庫侖摩擦理論，推導(dǎo)出了凸包形仿生表面與輸送帶平面接觸時的摩擦系數(shù)。
　　根據(jù)帶式輸送機(jī)摩擦傳動機(jī)理，分析了彈性滑動的機(jī)理，推導(dǎo)了彈性蠕動量及蠕動速度的計算公式；推導(dǎo)了滑動弧上驅(qū)動滾筒所受壓力的計算公式，根據(jù)橡膠摩擦的特點，結(jié)合凸包形仿生驅(qū)動滾筒的特點，確定了凸包形仿生驅(qū)動滾筒與輸送帶之間摩擦系數(shù)的計算公式

4、，考慮到摩擦系數(shù)的變化，推導(dǎo)了新的摩擦傳動公式。
　　利用ANSYS仿真軟件對不同形狀的單個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)”，外表圓滑且狹長的凸包與輸送帶的鑲嵌效果較好；對半球形凸包在不同壓力作用下的變形情況進(jìn)行仿真，得出存在一個最佳壓力，使凸包與輸送帶之間的嵌入“嚙合效應(yīng)”最大。對多個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)測量方法的基礎(chǔ)上，設(shè)計并制造了平面摩擦系數(shù)測量試驗臺，測量了幾種凸包形試樣與輸送帶在不同壓力、不同加載時間及不同溫度下的摩擦系數(shù)，根據(jù)試驗結(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摩擦系數(shù)的影響。
　　設(shè)計并制造了帶式輸送機(jī)動態(tài)張力測量系統(tǒng)，可以測量輸送帶打滑時輸入點張力和輸出點張力，以此計算出最大的牽引