帶式輸送機(jī)的張緊裝置油缸

1、帶式輸送機(jī)的張緊裝置油缸 拉緊裝置是帶式輸送機(jī)不可缺少的重要組成部分，它直接關(guān)系到帶式輸送機(jī)的安全運(yùn)行及使用壽命，對(duì)于大運(yùn)量、長(zhǎng)距離等大型帶式輸送機(jī)的正常運(yùn)行而言，更顯示出了其非常重要的作用。本文對(duì)拉緊裝置進(jìn)行相關(guān)分析，對(duì)目前各種帶式輸送機(jī)的拉緊系統(tǒng)特點(diǎn)加以研究。在此基礎(chǔ)上，提出了新型輸送帶液壓拉緊系統(tǒng)的方案，進(jìn)一步建立了相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，并根據(jù)實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)做了系統(tǒng)仿真分析。針對(duì)液壓伺服系統(tǒng)的非線性和時(shí)變性，把模糊控制和傳統(tǒng)PID控制兩種控制方式結(jié)合起來，設(shè)計(jì)出了模糊PID控制器，應(yīng)用在本文所設(shè)計(jì)的液壓拉緊伺服控制系統(tǒng)中，并對(duì)加入模糊PID控制的系統(tǒng)進(jìn)行了仿真分析。由仿真結(jié)果可以看出，輸送機(jī)液壓

2、伺服拉緊系統(tǒng)響應(yīng)快、工作穩(wěn)定，克服了以往傳統(tǒng)拉緊系統(tǒng)的弊病，使張力得到良好的控制，延長(zhǎng)了皮帶的使用壽命，提高了工作效率。關(guān)鍵詞:帶式輸送機(jī);拉緊裝置;液壓伺服系統(tǒng);數(shù)學(xué)模型;模糊PID控制;系統(tǒng)仿真3帶式輸送機(jī)液壓拉緊系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 綜合分析各種拉緊裝置工作方式的優(yōu)缺點(diǎn)，目前的研究多趨向于在滿足輸送機(jī)膠帶不打滑和保證膠帶在托輥間的垂度要求的前提下，盡量減小輸送機(jī)系統(tǒng)正常平穩(wěn)運(yùn)行時(shí)的張緊力，減少或消除張緊力過大對(duì)帶式輸送機(jī)相關(guān)設(shè)備的損害，降低由于外載沖擊而引起的膠帶縱向震蕩，增強(qiáng)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性等等。為實(shí)現(xiàn)這些目的，更多的采用自動(dòng)檢測(cè)，實(shí)時(shí)修正等手段，力求整個(gè)拉緊裝置工作效能的最優(yōu)化。在此基礎(chǔ)上本章設(shè)

3、計(jì)了以電液伺服閥控制液壓缸的液壓伺服拉緊系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)帶式輸送機(jī)所需的恒張力的控制。建立了液壓拉緊系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了仿真分析。3.13.1.1帶式輸送機(jī)液壓伺服拉緊系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 液壓拉緊裝置的組成及工作原理(1)拉緊裝置的組成 液壓伺服拉緊裝置由液壓泵站、拉緊油缸、壓力繼電器、電液伺服閥、力傳感器、伺服放大器、電控箱控制系統(tǒng)及附件等組成。其液壓拉緊站系統(tǒng)如圖3-1所示。 (2)系統(tǒng)的工作原理 帶式輸送機(jī)在啟動(dòng)時(shí)和穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)對(duì)皮帶的張力要求是不同的，啟動(dòng)時(shí)所需要的張力大約是穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)所需要的張力的1.5倍。這就需要液壓系統(tǒng)能在兩級(jí)工作壓力下工作，一個(gè)是啟動(dòng)壓力，另一個(gè)是穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)壓力

4、，前者約為后者的1.5倍。如圖3-1所示，本方案在拉緊油缸的進(jìn)油管道并聯(lián)接入電液伺服閥控制油路來實(shí)現(xiàn)膠帶機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)拉緊力的實(shí)時(shí)調(diào)控。膠帶機(jī)啟動(dòng)前，拉緊油缸的油液壓力由溢流閥17控制，啟動(dòng)前液壓拉緊站系統(tǒng)的狀態(tài)是:手動(dòng)換向閥5處于右位，開關(guān)閥6開通，電液伺服閥15處于關(guān)閉狀態(tài)。膠帶機(jī)啟動(dòng)前，先啟動(dòng)拉緊裝置，拉緊油缸的油液壓力達(dá)到膠帶機(jī)啟動(dòng)壓力時(shí)，壓力繼電器7發(fā)出電信號(hào)，膠帶機(jī)啟動(dòng)。當(dāng)膠帶運(yùn)行速度達(dá)到工作速度時(shí)，由速度檢測(cè)裝置發(fā)出電信號(hào)，電磁開關(guān)閥5關(guān)閉截流，拉緊系統(tǒng)切換到電液伺服閥15控制狀態(tài)，實(shí)時(shí)調(diào)控拉緊油缸的油液壓力。 1.粗過泌器2.油泵3.電動(dòng)機(jī)4.精過濾器5.手動(dòng)換向閥6.開關(guān)閥7.

5、壓力繼電器8.壓力表9.油缸10.拉力傳感器11.動(dòng)滑輪12.改向滑輪13.拉緊小車14.慢速絞車15.電液伺服閥16.蓄能器17.滋流悶18.油箱 系統(tǒng)要求啟動(dòng)迅速，即液壓缸要迅速拉緊原來松弛的皮帶以及膠帶機(jī)啟動(dòng)時(shí)其下分支膠帶產(chǎn)生的彈性伸長(zhǎng)，這就使得液壓缸需要很大的流量.穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，張緊的皮帶使得液壓缸活塞桿移動(dòng)范圍很小，這時(shí)液壓缸需要的流t下降。為解決這個(gè)問題，加了一個(gè)蓄能器用以補(bǔ)油，既能及時(shí)補(bǔ)油，又能在正常穩(wěn)定工作時(shí)保持恒定壓力。 本方案設(shè)計(jì)的液壓拉緊裝置采用三通伺服閥控制液壓缸有桿腔油液的壓力和流量，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓缸輸出力的實(shí)時(shí)控制。該電液力伺服控制系統(tǒng)原理圖如圖3-2所示 圖3-2電

6、液力伺服控制系統(tǒng)原理圖 將帶式輸送機(jī)平穩(wěn)運(yùn)行時(shí)理論拉緊力值轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的壓力指令電壓信號(hào)ur，作為電液力伺服控制系統(tǒng)的輸入，與由力傳感器檢測(cè)轉(zhuǎn)化的反饋電壓信號(hào)of相比較得出偏差電壓信號(hào)，此偏差信號(hào)經(jīng)伺服放大器放大后輸入到伺服閥，控制伺服閥滑閥的開口大小，從而控制拉緊油缸的油液壓力，使液壓缸拉力向減小誤差的方向變化，直至液壓缸拉力等于指令信號(hào)所規(guī)定的值為止。這樣就形成了伺服閥壓力控制回路。液壓缸的拉力與指令信號(hào)u，一一對(duì)應(yīng)。3.1.2液壓伺服拉緊裝里的特點(diǎn) (1)可自動(dòng)調(diào)節(jié)張緊力 本文設(shè)計(jì)的液壓張緊裝置可以根據(jù)帶式輸送機(jī)的工況及對(duì)輸送帶張力的不同要求，任意調(diào)節(jié)輸送機(jī)啟動(dòng)時(shí)的張緊力。待系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)后

7、，將按預(yù)定程序自動(dòng)工作，保證輸送帶在理想狀態(tài)下工作?？朔似渌愋屠o裝置拉緊力過大或過小、難以控制的弊病，在正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)能時(shí)實(shí)調(diào)控，使帶式輸送機(jī)在穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)處于較低的張力狀態(tài)。在帶式輸送機(jī)基本參數(shù)不變的情況下，與其他張緊方式相比，可以減小輸送機(jī)的功率，降低輸送帶等級(jí)，進(jìn)而減少設(shè)備的投資和維修費(fèi)用。 (2)響應(yīng)快 帶式輸送機(jī)啟動(dòng)時(shí)，輸送帶的松邊會(huì)突然松弛伸長(zhǎng)，此時(shí)張緊液壓缸在蓄能器的作用下，能立刻收縮活塞桿補(bǔ)償輸送帶的伸長(zhǎng)量，減少輸送帶松邊對(duì)緊邊的沖擊，不但使輸送機(jī)起動(dòng)平穩(wěn)、可靠，而且較好地保護(hù)了輸送帶，減少斷帶事故的發(fā)生。正常運(yùn)行時(shí)通過電液伺服系統(tǒng)的在線檢測(cè)、實(shí)時(shí)調(diào)控，使張緊力始終維持在理

8、論值左右，減少輸送帶動(dòng)張力的波動(dòng)，大大提高了整遼寧工程技術(shù)大學(xué)碩士學(xué)位論文機(jī)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性。 (3)控制方便 該張緊裝置的控制系統(tǒng)可以與輸送機(jī)的集控裝置連接，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。3.2液壓拉緊系統(tǒng)模型的建立 在電液伺服力控制的系統(tǒng)中，電液伺服閥和閥控液壓缸的動(dòng)態(tài)特性決定了整個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。電液伺服閥與液壓缸是互相配合而作用的，所以在建立系統(tǒng)的線性模型之前，先對(duì)電液伺服閥和閥控液壓缸進(jìn)行特性方程的分析231。3.2.1三通閥控制液壓缸基本方程 閥控液壓缸的動(dòng)態(tài)特性取決于閥和液壓缸的特性并和負(fù)載有關(guān)。分析時(shí)按集中參數(shù)考慮，假定負(fù)載是質(zhì)量、彈簧構(gòu)成的單自由度系統(tǒng)。由于描述動(dòng)力元件的一些微分方程是非線性的，

9、為了分析簡(jiǎn)便和便于應(yīng)用，采用線性化分析方法，即研究在某一穩(wěn)定工作點(diǎn)附近作微小運(yùn)動(dòng)時(shí)的特性.當(dāng)工作點(diǎn)變動(dòng)時(shí)必須謹(jǐn)慎地對(duì)所有工作點(diǎn)進(jìn)行研究。但實(shí)際上動(dòng)力元件的參數(shù)可在較寬的范圍內(nèi)用于不同的工作點(diǎn)，所以線性化的分析結(jié)果還是相當(dāng)實(shí)用的【201. 為了推導(dǎo)液壓動(dòng)力元件的傳遞函數(shù)，首先要列出基本方程，即液壓控制閥的流量方程、液壓缸流量連續(xù)性方程和液壓缸與負(fù)載的力平衡方程25-29.閥控單出桿液壓缸的模型如圖3-3所示。1)滑閥的流量方程 伺服閥的靜態(tài)特性方程是一個(gè)非線性方程，作系統(tǒng)分析時(shí)較為困難，通常將它線性化處理，并以增量形式表示。 推導(dǎo)之前做了滑閥的線性化流量方程的一些假設(shè)。假定:(1)雙邊滑閥兩個(gè)節(jié)

10、流窗口是匹配和對(duì)稱的，流量系數(shù)相等;(2)由于閥腔的容積很小，不考慮液體在閥腔里的壓縮性;(3)閥具有理想的響應(yīng)能力，即閥芯位移和負(fù)載變化立即引起流量的相應(yīng)變化:(4)供油壓力Ps恒定不變，回油壓力P0為零.(5)忽略管道和閥腔內(nèi)的壓力損失。 圖3-3三通閥控制不對(duì)稱缸的原理圖根據(jù)上述假設(shè)，滑閥的線性化流量方程可以用增量形式表示為 式中xv-一一閥心的位移量，與輸入電流成正比。 下面定義伺服閥的三個(gè)閥系數(shù)為: a.流t增益系數(shù)(流量放大系數(shù)）Kq b.流盆壓力系數(shù)Kc 它是壓力一流量特性曲線的斜率并冠以負(fù)號(hào)，使其為正值。 c.壓力增益Kp 它是壓力特性曲線的斜率。由上可知三個(gè)閥系數(shù)之間的關(guān)系為

11、根據(jù)閥系數(shù)的定義，滑閥的線性化流量方程式(3-1)，可以表示為 由于伺服閥通常工作在零位附近，工作點(diǎn)在零位，其參數(shù)的增量也就是它的絕對(duì)值，因此閥的線性化流量方程式(3-5)也可以寫成下式: 2)液壓缸流量連續(xù)性方程 為了便于分析與計(jì)算進(jìn)行了一些假設(shè)，假定: (1)所有連接管道都短而粗，可以忽略管道內(nèi)的摩擦損失和管路動(dòng)態(tài)的影響: (2)在管道和液壓缸每個(gè)工作腔內(nèi)不會(huì)出現(xiàn)飽和和氣穴現(xiàn)象，且各處壓力相同; (3)油液溫度和體積彈性模量均為常數(shù); (4)液壓缸的內(nèi)外泄漏為層流流動(dòng)，且液壓缸兩腔的外泄漏相等; (5)活塞在液壓缸兩工作腔容積相等處做微小運(yùn)動(dòng)。 根據(jù)流量的連續(xù)性，可寫出流入液壓缸控制腔的流

12、量q:為式中液壓缸進(jìn)油腔的活塞有效面積 活塞位移 液壓缸總泄漏系數(shù)(Ctp =Cip + Cep ) 有效體積彈性模量(包括油液、連接管道和缸體的機(jī)械柔度) 液壓缸進(jìn)油腔的容量(包含閥、連接管道和進(jìn)油腔)3)液壓缸輸出力增量方程 液壓動(dòng)力元件的動(dòng)態(tài)特性受負(fù)載特性的影響，負(fù)載力一般包括慣性力、粘性阻尼力、彈性力和任意外負(fù)載力。遼寧工程技術(shù)大學(xué)碩士學(xué)位論文液壓缸拉緊裝置原理及動(dòng)力模型如圖3-4所示。圖3-4液壓缸拉緊裝置動(dòng)力模型圖3-4所示動(dòng)力模型的動(dòng)力方程為: 整個(gè)輸送機(jī)系統(tǒng)的動(dòng)力方程寫成矩陣形式為: 由于液壓拉緊裝置工作是瞬時(shí)的，油缸活塞桿的位移為XP時(shí)，膠帶上各質(zhì)量點(diǎn)的位移很小，膠帶上的慣性

13、力、粘性阻尼力、彈性力可疑忽略不計(jì)。拉緊小車、動(dòng)滑輪、鋼絲繩的質(zhì)量集中到活塞桿上，總質(zhì)量記為Mt。拉緊小車與軌道接觸有摩擦阻力Fz作用，大小為m/2擴(kuò)有方向性。 液壓缸的輸出力增量方程為 式中mt活塞及負(fù)載折算到活塞上的總質(zhì)量 Bp活塞及負(fù)載的粘性阻尼系數(shù) K負(fù)載彈簧剛度 Fs油缸的輸出力 Fz一一拉緊小車摩擦阻力3.2.2系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立 (1)輸入偏差式中:Ur一一系統(tǒng)設(shè)定電壓值 Uf一一力傳感器測(cè)定值 (2)力傳感器模型 力傳感器的響應(yīng)頻率遠(yuǎn)大于系統(tǒng)的響應(yīng)頻率，故將力傳感器簡(jiǎn)化為比例環(huán)節(jié): 式中:Kl一一力傳感器總反饋增益 (3)伺服放大器的模型 伺服放大器的固有頻率大于液壓缸的固有頻

14、率，故放大器簡(jiǎn)化為比例環(huán)節(jié)，其輸出電流為 式中Ka伺服放大器增益 Ue一一輸入電壓信號(hào) (4)電液伺服閥模型 電液伺服閥的傳遞函數(shù)采用什么形式，取決于動(dòng)力元件的液壓固有頻率的大小。當(dāng)伺服閥的頻寬與液壓固有頻率相近時(shí)，伺服閥可近似看成二階振蕩環(huán)節(jié)當(dāng)伺服閥的頻寬大于液壓固有頻率3-5倍時(shí)，可近似看成慣性環(huán)節(jié)當(dāng)伺服閥的頻寬大于液壓固有頻率5-10倍時(shí)，可以將其看成比例環(huán)節(jié)3.2.3系統(tǒng)方塊圖 綜合上述各式得出力伺服系統(tǒng)的總方塊圖如圖3-5所示。推導(dǎo)力伺服數(shù)學(xué)模型的方法是根據(jù)系統(tǒng)工作的物理過程，從系統(tǒng)的原始輸入開始，順著信號(hào)的傳輸過程，直到負(fù)載輸出為止建立整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，其中一個(gè)部件模型的輸入是以

15、其上一個(gè)部件模型的輸出為基礎(chǔ)的。3.2.4系統(tǒng)的傳遞函數(shù)簡(jiǎn)化 對(duì)式(3-22)進(jìn)行簡(jiǎn)化。通常，則式(3-21)傳遞函數(shù)可以簡(jiǎn)化為力控系統(tǒng)方塊圖負(fù)載的阻尼系數(shù)B，很小，可以忽略不計(jì)。Fg (S)xv (s)·K9A-rmt S z+;、Ka戈K)A?m,_，m._，(A? A!_、_一J'+一J +I一+竺甲冬.+1 I-+I凡KKh K戈KceKh KceK)·········(3-23)其中_flA 2.ADAh=一二一二.二。.”二”二。.tJ一斗) v,式(3-23)可近似寫成 K

16、q刀(s2.，、 ，、n一-:尸，.11Fg tS) Kc, l叫少xv (s)一s.，1(s2.20。.，、”la-l-J) I寧1 Iles，r十O寧I I w r )l叫，。).鉀卜遼寧工程技術(shù)大學(xué)碩士學(xué)位論文式中wm“載的固“”率，。，_ _FKwm -m,口，液壓彈簧與負(fù)載彈簧串聯(lián)偶合的剛度與阻尼系數(shù)之比 K-了I 1、w_=一爭(zhēng)/I+，I 形戈Kh K夕口。液壓彈簧與負(fù)載彈簧并聯(lián)偶合的剛度與負(fù)載質(zhì)量形成的固有頻。一*F1+Kh一、1 + K"K=KFhm,o阻尼比，4 -fl, ,K,two V, R+(K/Kh)其中KlKh一一總壓力增益因此方塊圖可以簡(jiǎn)化如圖3-6所示

17、U, + UeKa蘭 K,G, (S鑄FgK， I圖3-6簡(jiǎn)化的力控系統(tǒng)方塊圖得到系統(tǒng)簡(jiǎn)化開環(huán)傳遞函數(shù):G(S)H(S)二、。，(sS2KOG,v (SJI = 22+，) l W" )廠S.丫S 2 2_、一+1 II z+一J+11、口_八(W CD I、，/、Uu/”“”.”“”“二(3-26)式中Ko系統(tǒng)的開環(huán)增益 K-K。一a Ksv首APKI(3-27)遼寧工程技術(shù)大學(xué)碩士學(xué)位論文3.3系統(tǒng)模型仿真分析 系統(tǒng)仿真是近年來發(fā)展起來的一門綜合性很強(qiáng)的新興學(xué)科，它涉及到系統(tǒng)分析、控制理論、計(jì)算方法和計(jì)算機(jī)等技術(shù)。目前，計(jì)算機(jī)仿真己成為系統(tǒng)分析、研究、設(shè)計(jì)和人員訓(xùn)練不可缺少的手段

18、，它給工程界及企業(yè)界帶來了巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。應(yīng)用它能夠方便、安全、節(jié)省的研究一般系統(tǒng)，而且對(duì)于不可能進(jìn)行直接實(shí)踐和重復(fù)的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和軍事系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)仿真更顯示出其無比的優(yōu)越性。液壓仿真作為系統(tǒng)仿真的一個(gè)分支，為液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、優(yōu)化與控制，特別是動(dòng)態(tài)工作性能的提高，提供了一個(gè)有力的技術(shù)手段，己成為現(xiàn)代化液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)體系中一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)。液壓仿真研究既可以是實(shí)質(zhì)上的修正與改進(jìn)，其目的在于找出一個(gè)現(xiàn)有系統(tǒng)不能令人滿意工作的癥結(jié)所在，并給出改進(jìn)系統(tǒng)現(xiàn)狀的解決措施與方案;也可以是實(shí)質(zhì)上的綜合，即在設(shè)計(jì)階段對(duì)相應(yīng)的參數(shù)進(jìn)行的檢驗(yàn)，以保證制造出的系統(tǒng)具有良好的動(dòng)態(tài)性能。因此，液壓仿真具有很廣泛的

19、實(shí)用價(jià)值，隨著系統(tǒng)仿真技術(shù)的發(fā)展，將愈加受到人們的重視。 設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)是否合理，就要驗(yàn)證控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性和快速性。在實(shí)際系統(tǒng)尚未建立、不存在的情況下，系統(tǒng)和其活動(dòng)本質(zhì)的復(fù)現(xiàn)，是根據(jù)被研究的真實(shí)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型來研究系統(tǒng)性能的。仿真的目的就在于此?，F(xiàn)在尤其是指利用計(jì)算機(jī)去研究數(shù)學(xué)模型行為的方法。計(jì)算機(jī)仿真的基本內(nèi)容包括系統(tǒng)、模型、算法、計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)與仿真結(jié)果顯示、分析與驗(yàn)證等環(huán)節(jié)。在系統(tǒng)仿真技術(shù)的諸多環(huán)節(jié)中，算法和計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)是很重要的兩個(gè)環(huán)節(jié)，它直接決定原來問題是否能夠正確地求解。國(guó)際上仿真領(lǐng)域最權(quán)威、最實(shí)用的計(jì)算機(jī)工具一一MATLAB/SIMULINK就是諸多仿真軟件中的一個(gè)佼佼

20、者，MATLAB/SIMULINK的出現(xiàn)不僅使數(shù)值分析與應(yīng)用進(jìn)入了一個(gè)嶄新的階段，而且也為系統(tǒng)仿真技術(shù)提供了更實(shí)用、更方便的解決方法。 在本文所設(shè)計(jì)的帶式輸送機(jī)液壓拉緊系統(tǒng)沒有建立的情況下，建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，根據(jù)系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)式，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真，得到系統(tǒng)的響應(yīng)曲線。就可以從圖中得到反映系統(tǒng)動(dòng)態(tài)品質(zhì)的一系列重要指標(biāo)，如上升時(shí)間、峰值時(shí)間、最大超調(diào)量、調(diào)整時(shí)間等;遼寧工程技術(shù)大學(xué)碩士學(xué)位論文 利用Simulink對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真，仿真過程是交互的，可以隨時(shí)修改仿真參數(shù)，并立即可以直觀的得到仿真結(jié)果，既方便又實(shí)用。在液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，利用Simulink能夠大大簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)流程，系統(tǒng)Simulink模

21、型是一種以系統(tǒng)環(huán)節(jié)方塊圖為基礎(chǔ)的方塊圖模型，十分直觀。系統(tǒng)典型環(huán)節(jié)或常用環(huán)節(jié)的方塊圖在Simulink模塊庫(kù)中都可以找到，因此建立系統(tǒng)的Simulink模型非常方便快捷。在仿真過程中可以方便的模擬實(shí)際系統(tǒng)，反復(fù)調(diào)整各種參數(shù)，很快達(dá)到最佳設(shè)計(jì)要求31-38103.3.1仿真參數(shù)的確定 (1)本文所選用的帶式輸送機(jī)的仿真參數(shù)，按表3-1輸送機(jī)設(shè)計(jì)要求選取。 表3-1帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)指標(biāo)輸送機(jī)的輸送能力Qt 2500 t/h (2800 M3 /h) 膠帶機(jī)長(zhǎng)度 1000 m 支撐輥摩擦系數(shù)3 0.02 膠帶寬 1400 mm 主動(dòng)滾筒摩擦系數(shù) 0.5 膠帶彈性系數(shù) 200 KN/m 膠帶線密度 45

22、2 kg/m 膠帶負(fù)載長(zhǎng)度 980 m 煤在膠帶上的線密度 174 kg/m 空載加速度 1.0 m/s 2 有負(fù)載加速度 0.2 m/s2 空載加速時(shí)間 3s 負(fù)載加速時(shí)間 30s 傳送速度 4.0 m/s 拉緊滾筒處拉緊力 100 KN 啟動(dòng)時(shí)拉緊力 150 KN 正常工作拉緊力波動(dòng)范圍t5KN(15%) 液壓缸響應(yīng)時(shí)間<_0.5s (2)拉緊油缸的技術(shù)參數(shù) a.油缸工作行程的確定 _一1_ 由圖3-1可知s = -AL 2式中。一油缸行程; AL一一拉緊小車的行程。 根據(jù)一般設(shè)計(jì)資料，帶式輸送機(jī)拉緊小車的拉緊行程應(yīng)綜合考慮膠帶的遼寧工程技術(shù)大學(xué)碩士學(xué)位論文受拉力產(chǎn)生的彈性變形、膠帶

23、接頭長(zhǎng)度及輸送機(jī)膠帶長(zhǎng)期使用后產(chǎn)生的永久性塑性變形，對(duì)于整芯膠帶，總體按1%選取。按本文輸送機(jī)的鋪設(shè)長(zhǎng)度為1000m計(jì)算，則AL =l Om，油缸行程:= 5m。從經(jīng)濟(jì)角度考慮，可將油缸的行程適當(dāng)選得小些，在輸送機(jī)安裝時(shí)進(jìn)行初期張緊，拉緊油缸進(jìn)行二次拉緊。拉緊油缸更主要的作用是吸收輸送機(jī)啟動(dòng)時(shí)其下分支膠帶產(chǎn)生的彈性伸長(zhǎng)、膠帶長(zhǎng)期使用后產(chǎn)生的永久塑性變形及膠帶受外載沖擊引起的震蕩波動(dòng)產(chǎn)生的變形。所以，確定油缸行程:= Zmo b.油缸缸徑的確定 油缸拉力可按下式計(jì)算 F一二(D，一d 2 V4000········&

24、#183;··················，·················(3-28)式中D一一油缸缸徑，mm;d-活塞桿桿徑， p一一工作油壓，MPao 根據(jù)鋼絲繩纏繞方式，顯然F=2F車(F車為拉緊小車所需的拉力)。 由帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)要

25、求知拉緊小車的最大拉緊力為150KN，則F=2F二=2 X 150=300(KN)。確定p=21 MPa，代入上式，得: F·zp(D，一d2)/4000; D=(16000 F/3np)u2=155.8mm; 取D=160mm,d=90mm; 根據(jù)設(shè)計(jì)要求的負(fù)載力和速度，選取不對(duì)稱液壓缸作為拉緊裝置的執(zhí)行元件，油缸的參數(shù)見表3-2所示。表3-2油缸的技術(shù)參數(shù)D(mm) d (mm)vl(mm/s)v2(mm/s)S(mm) Pi(MPa) AL(mm2) Ap(mm2) 160 90 130 225 2000 14 20096 13737 (3)選取電液伺服閥由于輸送機(jī)系統(tǒng)要求拉緊

26、裝置快速響應(yīng)，這就要求電液伺服閥要有較大遼寧工程技術(shù)大學(xué)碩士學(xué)位論文的流t，選取北京機(jī)床研究所QDY1-6200-15型力矩馬達(dá)式電液伺服閥:額定流A Qeo(無載)200L/min，額定電流15mA，幅頻寬1 OOHZ a令伺服閥:穩(wěn)態(tài)情況:有載流量:Pe=Ps=21 MpaPL=14 MpaQL一。厚一115 L/min可求得.液壓缸縮入時(shí)的最大速度: v,_魚=130 mm/s AP液壓缸伸出時(shí)的最大速度:v2一爭(zhēng)=，mm/s “P(4)閥控缸的相關(guān)參數(shù)根據(jù)祈選元件從相關(guān)資料選出，具體參數(shù)見表3-3.閥的流量壓力系數(shù): 口，115_，。，_K_=一尸zL=，尸一二共，一，=1.37 x

27、10-"m' is·Pa 2(Ps一PL)2(21一14)x 100閥的流量系數(shù):K-=少=1.2810-4 m3 /s .Pa 15表3-3閥控缸的相關(guān)參數(shù)參數(shù)數(shù)值 參數(shù)數(shù)值 K, 1.37x 10''0m3/sPa cep 0.163 X 10" 12 m3/sPa K9 1.28 X 104M3/smA Ps 21 MPa 心 0.162x 10"12 m3/sPa PL 14 MPa K 200KN/m m, 4000kg 幾 6.9X lOBN/m2 遼寧工程技術(shù)大學(xué)碩士學(xué)位論文3.3.2由仿真參數(shù)求得系統(tǒng)傳遞函數(shù)值根據(jù)

28、上節(jié)求得系統(tǒng)的傳遞函數(shù):c(S)H(S)=一，_了Sz。、A o V.,價(jià)A 7-2+1I 屯以聲一I 、升J，互+，丫Sz2十2o S+，)、rar A巧coo”“”二(3-29)代入仿真參數(shù)可以求得式中Kre=K,+CIP -1.37、10-'0 + 2.435、10-'3”·(3-30)負(fù)載的固有頻率、·攝=忽瓢=7.07rad·s-'·················

29、;·······(3一，液壓彈簧剛度'C。-P 夕6.9 x 108 x 137372 x 10-1213737 x 10-6 x 1=9.48 x106N/m(3-32)由于K + Kh，即負(fù)載剛度遠(yuǎn)小于液壓彈簧剛度，液壓彈簧與負(fù)載彈簧串聯(lián)偶合的剛度與阻尼系數(shù)之比。KreK=一A2 二P1.37 x 10-'o x 200000···············(

30、3-33)137372 x 10-12=0.145rad .s-'液壓固有頻率cob=_Fm&-=.19.48X106N/mYmrV 4000kg二48.7rad·S一，··················(3-34) 因?yàn)閃. + Wh所以液壓彈簧與負(fù)載彈簧并聯(lián)偶合的剛度與負(fù)載質(zhì)量形成的固有頻率 %“Wh=48.7rad·S一，····&#

31、183;················(3-35)遼寧工程技術(shù)大學(xué)碩士學(xué)位論文阻尼比j6, K,.,V,l+(K/K,)=0.7.···············(3-36)系統(tǒng)的開環(huán)增益 Ka=、Kq A,K r一1.28、104 &K,Kf···&

32、#183;·····(3-37) “Kce 根據(jù)前面章節(jié)的分析，液壓固有頻率必。是比較容易確定的量，其變化范圍也不大，可以有把握地使用，而液壓阻尼比易隨工況的變化會(huì)發(fā)生很大的變化，是難以準(zhǔn)確確定的量，其計(jì)算值與實(shí)際值相差很大，實(shí)測(cè)一般為0.20.7，這里取氛=0.7. 3435 仿真選用伺服閥，其固有頻率約為1 OOHZ，遠(yuǎn)大于。和%，可以將其看成比例環(huán)節(jié)，即G., (S) = 1 0因此方塊圖可以簡(jiǎn)化如圖3-7所示。U,+U K伴4 K G., (S 'Yv0 dV N1.28 x 10410.025' + 1(6.9S + 1X0.00042SZ + 0.045 + 1Kf圖3-7簡(jiǎn)化的力控系統(tǒng)方塊圖通過簡(jiǎn)化，可得系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(S)H(S)=1.28 x 104:。、，二，(0.0252+1)(6.9S+1如.0004252+0.04S+;”(3-38)3.3.3系統(tǒng)分析及校正 用Simulink搭接出皮帶液壓拉緊