摘要：输送机电机功率的确定是其设计的关键，本文介绍了设备的结构和工作原理，阐述了基于RecurDyn软件建立输送机虚拟样机的方案以及过程，重点研究了输送机各种工况下的电机功率变化曲线，为输送机的设计提供了依据。
关键词：板式输送机，虚拟样机，动力学，电机功率 链轮
Determination of motor power of plate conveyor based on Virtual Prototype
LI Tian-cheng
(1.Northeast Electric Power Design Institute, Changchun 130021, Jilin Province, China)
Abstract：To determine the conveyor motor power is the key to the design of plate conveyor. This paper introduces the structure and working principle of plate conveyor. Describes the methods and steps of RecurDyn software to establish the plate conveyor based on Virtual Prototype. Analysis of plate conveyor no-load and full load start, power changes stable operation and braking conditions. Provide the bases for the design of slat conveyor.
Keywords：plate conveyor , Virtual Prototype, dynamics, motor power, chain wheel
板式输送机是应用广泛的散料连续输送设备，适于短距离输送运量和粒度较大的物料，也是自移式破碎站的主要组成部分。从结构组成看，板式输送机主要由钢结构机架、支撑机构、驱动装置、链传动系统、主轴支撑装置和其他附属机构组成，如图1所示。板式输送机链板及物料输送的工作主要通过马达以及链轮的驱动。
首先根据工作要求确定驱动电机功率，常用的解析计算方法的计算准确性取决于经验系数的选择，同时解析方法不能进行电机动态功率的计算。本文介绍了板式输送机结构和工作原理，阐述了基于RecurDyn软件建立板式输送机数字化功能样机的方法和步骤，分析了板式输送机空载及满载启动、稳定运行和制动工况的功率变化情况，为板式输送机的设计提供依据。
图1 板式输送机模型
1创建板式输送机的虚拟样机模型
板式输送机的运行相当于一对双排链轮的转动，整条板带的一侧是双排式的主动链轮，对侧则是被动式链轮。因主动链轮与被动链轮间隔着较长的距离，因此两轮之间需要若干托链轮支持上下侧的板带，避免因其弧垂链板导致机器运行故障。图2所示为输送机主动链轮。
图2 主动链轮及传动轴模型
主动链轮的传动杆因阻尼器的力矩带动着主动链轮，链齿与传送板上链孔咬合，并依靠被动链轮以及托举链轮的共同作用，带动传送板进行物料输送。本文利用Recurdyn软件模拟上述过程建立仿真模型，并导入主动链轮、被动链轮以及拖动链轮的机械参数，建立完整的输送机机械仿真模型。因实际机械外形尺寸以及各机械零件种类庞杂，在仿真建模时需要对部分非运动部件化简，如螺丝、密封圈等。这种情况可以利用RecurDyn软件的相关功能将可简化部件整合，为下一步的仿真分析打下基础。
因为RecurDyn软件中的自带的板带模型无法兼容手动建立的主动链轮模型，所以要对主动链轮、拖动链轮、被动链轮以及传动板等模块进行重新定义。如重新定义驱动链轮中的齿距、齿高、力矩、半径等；传动板的形状、长度、宽度、链孔孔距等。
主动链轮建模数据如表1所示：
表1 主动链轮建模数据
机械部件模型建立后需要将各部件进行关联。软件中常用Revolute、Fixed。Revolute关联部件的五项幅度，在三系坐标中对于z轴可相对自由的活动；Revolute还可进行摩擦系数设定。Fixed则关联部件六个幅度。Bushing则可以通过设置取代Fixed和Revolute，主要是通过部件阻尼与刚度来约束部件六个幅度，从而代替Fixed；或削弱刚度和阻尼，约束部件五个幅度，从而代替Revolute。
图3 满载时主动链轮的速度驱动
为降低电机开始运行时的振荡，调取软件中阶跃函数建模，使主动链轮运动满足图3所示的满载时主动链轮的转动。
2仿真结果分析
图4为不同驱动和停止时间驱动电机的启动功率和停止功率，图中显示，电机自2s时开始加速，一段时间后制动。
图4 启动时间与驱动功率函数关系
图5为不同开始时刻的电机功率曲线，由于仿真时间太短，在仿真过程中驱动轮和链条在啮合时存在很大的冲击，难以提取合理的仿真结果。对于相同系统，其转动惯量是相同的，惯性力矩取决于角加速度。启动时间0.025s的最大驱动功率约为720kW。0.1s启动时间的最大驱动功率为180kW，稳定运行阶段的净驱动功率为17kW。
图5 不同开始时刻时电机功率曲线
3结论
本文基于Recurdyn软件建立了板式输送机建立虚拟样机，通过动力学仿真，分析了板式输送机的空载启动、稳定运行和制动工况的功率变化曲线和满载运行时功率变化曲线，得到了驱动功率变化范围，为板式输送机产品设计提供了有效的依据。
参考文献
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作者简介
李天成（1989.06—）男，硕士，工程师，主要从事电气工程研究工作。E-mail：litiancheng@nepdi.net。
论文作者:李天成
论文发表刊物:《电力设备》2019年第6期
论文发表时间:2019/7/9
标签：链轮论文; 输送机论文; 功率论文; 板式论文; 主动论文; 电机论文; 部件论文; 《电力设备》2019年第6期论文;