散料搬运刚散耦合系统运动学与动力学

　　《散料搬运刚散耦合系统运动学与动力学》对散料搬运刚散耦合系统的运动学与动力学问题进行了研究，以重型刮板输送机为例，建立了主要零部件的刚体模型，并进行了静力学分析；采用离散元法建立了煤散料模型，同时构建了煤散料与刮板输送机的刚散耦合模型，重点探讨了重型刮板输送机刚散耦合系统的运动学及动力学问题，包括关键结构部件及煤散料的运动分析。对重型刮板输送机在复杂工况下的工作过程进行了仿真分析，研究了平稳运行工况下煤散料分布与运动状态，分析了链轮和链环以及整机的动力学特征，获取了中部槽应力变形特性与磨损规律。通过磨粒磨损试验，研究了刮板及煤散料对中板的磨损特性。对重型刮板输送机关键部件进行了结构优化，通过在中部槽中板表面设计凹坑形貌来提高中部槽的耐磨性，并对其耐磨机理进行了分析。

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目录前言第1章 绪论 1 1.1研究背景 1 1.2 重型刮板输送机运动学与动力学研究现状 31.2.1 重型刮板输送机运动学研究现状 3 1.2.2 重型刮板输送机动力学研究现状 3 1.3 运动学和动力学仿真技术研究现状 8 1.3.1 有限元法仿真技术 8 1.3.2 系统动力学仿真技术 10 1.3.3 离散元法仿真技术 12 1.4 刮板输送机结构优化研究现状 15 1.4.1 刮板输送机结构部件强度优化研究现状 15 1.4.2 刮板输送机耐磨优化研究现状 16 1.5 本书主要研究内容 20 1.6 研究方法与技术路线 21第2章 重型刮板输送机刚散耦合系统刚体模型与静力学分析 22 2.1 链轮模型与静力学分析 22 2.1.1 链轮三维模型 22 2.1.2 链轮有限元分析模型 22 2.1.3 链轮结构静力学分析 23 2.2 链环模型与静力学分析 29 2.2.1 链环三维模型 29 2.2.2 链环结构静力学分析 29 2.3 哑铃销模型与静力学分析 33 2.3.1 哑铃销三维模型 33 2.3.2 哑铃销有限元分析模型 33 2.3.3 哑铃销结构静力学分析 33 2.4 中部槽模型与静力学分析 35 2.4.1 中部槽三维模型 35 2.4.2 中部槽结构静力学分析 35 2.5 整机模型与力学分析 36 2.5.1 整机实体模型 36 2.5.2 整机模型样机 37 2.5.3 虚拟样机模型 38 2.5.4 刚体力学分析结果 40 2.5.5 刚柔混合力学分析 41 2.6 本章小结 44第3章 重型刮板输送机刚散耦合系统散料及其接触模型 45 3.1 散料模型 45 3.1.1 散料的物理性质 45 3.1.2 煤岩散料模型 47 3.2 接触模型 49 3.2.1 离散元法基本原理 49 3.2.2 离散元力学模型 51 3.2.3 煤散料接触模型 55 3.2.4 磨损分析模型 57 3.2.5 接触参数 58 3.3 本章小结 59第4章 重型刮板输送机刚散耦合系统运动学 60 4.1 链轮与链环运动学分析 60 4.1.1 链轮运动学分析 60 4.1.2 链环运动学分析 61 4.2 复杂工况下输送运动仿真分析 73 4.2.1 启停及平稳工况 73 4.2.2 物料堆积工况 78 4.2.3 含矸工况 80 4.2.4 底板倾斜工况 81 4.2.5 煤散料黏度变化工况 83 4.3 煤散料分布与运动状态 85 4.3.1 煤散料分布状态 85 4.3.2 煤散料运动状态 97 4.4 中部槽输运效率分析 104 4.4.1 模型改进 104 4.4.2 输运效率影响因素 105 4.5 本章小结 107 第5章 重型刮板输送机刚散耦合系统动力学 109 5.1 重型刮板输送机动力学仿真分析 109 5.1.1 链轮动力学 109 5.1.2 链环动力学 115 5.1.3 整机动力学 119 5.2 中部槽应力与变形特性 120 5.2.1 离散元与有限元联合仿真 121 5.2.2 中部槽应力及变形结果 123 5.3 变因素下刮板输送机中部槽磨损分析 126 5.3.1 刮板输送机输运工况对中部槽磨损的影响 127 5.3.2 散料特性对中部槽磨损的影响 131 5.3.3 中部槽不同部位的磨损 133 5.4 本章小结 138第6章 重型刮板输送机中部槽运动学与动力学磨损试验研究 139 6.1 中部槽磨料磨损试验机 139 6.2 中部槽磨料磨损因素 141 6.2.1 哈氏可磨性指数 141 6.2.2 含水率 142 6.2.3 含矸率 144 6.2.4 煤散料粒度 145 6.2.5 刮板链速 145 6.2.6 法向载荷 146 6.3 试验设计方法 147 6.3.1 Plackett-Burman因素筛选试验 147 6.3.2 中心复合设计试验 147 6.4 中部槽磨损因素筛选试验 148 6.4.1 试验准备 148 6.4.2 试验规划 148 6.4.3 试验结果及分析 149 6.5 中部槽磨损中心复合设计试验 156 6.5.1 试验规划 156 6.5.2 试验结果及分析 156 6.5.3 响应曲面分析 159 6.5.4 基于影响因素的磨损量模型及试验验证 161 6.6 本章小结 162 第7章 重型刮板输送机结构优化策略 164 7.1 重型刮板输送机关键零部件结构优化设计 164 7.1.1 过渡槽结构优化设计 164 7.1.2 链轮结构优化设计 167 7.1.3 链环结构优化设计 167 7.1.4 整机结构优化设计 168 7.2 中部槽仿生优化设计 168 7.2.1 中部槽仿生试样设计 168 7.2.2 中部槽原试样与仿生试样的静力学分析 170 7.2.3 中部槽原试样与仿生试样的摩擦接触分析 173 7.2.4 中部槽仿生昀优设计 177 7.2.5 凹坑形貌参数对中部槽耐磨性的影响 185 7.3 本章小结 192第8章 结论与展望 194 8.1 结论 194 8.2 创新性 195 8.3 研究展望 195参考文献 197