刮板输送机关键部件摩擦磨损特性及结构优化

本书主要围绕刮板输送机关键部件的摩擦磨损特性、耐磨策略、动力学特性及结构优化展开分析；首先构建DEM-MBD耦合仿真模型，包括刮板输送机仿真模型与煤岩散料离散元模型，并验证其可靠性；在此基础上利用仿真技术和试验分析，探讨变因素下中部槽槽帮刮板摩擦副的摩擦磨损特性，进行中部槽槽帮结构及槽帮刮板的耐磨结构优化；为提高刮板输送机输运效率、延长链环疲劳寿命，对比不同工况的力学特性及链环寿命，对链环结构进行优化设计。本书可供普通高等院校机械工程专业高年级本科生、研究生、科研人员，以及煤机装备设计与散料输运相关领域的工程技术人员参考阅读。

前言

第1章 刮板输送机相关研究概述 1

1.1 刮板输送机简介 1

1.2 刮板输送机关键部件的磨损特性研究现状 2

1.2.1 中部槽的磨损特性研究现状 2

1.2.2 链传动系统的磨损特性研究现状 4

1.3 刮板输送机关键部件的动力学特性研究现状 5

1.3.1 中部槽的动力学特性研究现状 6

1.3.2 链传动系统的动力学特性研究现状 7

1.3.3 其他部件的动力学特性研究现状 8

1.4 刮板输送机关键部件优化研究现状 9

1.4.1 耐磨材料 9

1.4.2 表面强化处理 10

1.4.3 结构优化 12

1.5 仿生结构耐磨减阻研究现状 13

1.5.1 仿生结构耐磨研究 13

1.5.2 仿生结构减阻研究 15

1.5.3 煤机领域的仿生结构应用 16

1.6 本书的主要研究内容 16

参考文献 18

第2章 变因素下中部槽摩擦磨损特性 23

2.1 DEM-MBD耦合仿真模型构建 23

2.1.1 刮板输送机仿真模型构建 23

2.1.2 煤岩散料离散元模型构建 26

2.1.3 刮板输送机仿真模型验证 27

2.2 变因素条件设置 33

2.2.1 仿真参数 33

2.2.2 不同输运工况下中部槽摩擦磨损研究 34

2.2.3 不同散料特性下中部槽摩擦磨损研究 39

2.3 中部槽摩擦磨损特性对比 45

2.4 本章小结 46

参考文献 46

第3章 中部槽中板仿生非光滑表面耐磨优化 48

3.1 试验方法及条件 48

3.1.1 磨粒磨损试验机 48

3.1.2 试验工况参数 48

3.1.3 试验方法 49

3.2 变因素下仿生中部槽设计 49

3.2.1 凹坑型中部槽试验设计 49

3.2.2 凹槽型中部槽试验设计 58

3.3 仿生耐磨机理分析 65

3.3.1 凹坑型 66

3.3.2 凹槽型 67

3.4 本章小结 67

参考文献 68

第4章 变因素下中部槽槽帮刮板摩擦副摩擦磨损特性 69

4.1 槽帮刮板摩擦副磨损分析 69

4.1.1 槽帮刮板摩擦副磨损基本理论 69

4.1.2 磨粒磨损简化模型计算 70

4.1.3 槽帮刮板摩擦副接触关系 71

4.2 变因素下槽帮刮板摩擦副摩擦磨损试验研究 72

4.2.1 槽帮刮板摩擦副试验模型 72

4.2.2 槽帮磨损影响因素 73

4.2.3 磨损试验设计 74

4.2.4 磨损机理分析 81

4.3 显著性因素下槽帮刮板摩擦副摩擦磨损仿真研究 84

4.3.1 显著性因素下仿真设计 84

4.3.2 不同运行速度下摩擦磨损特性分析 86

4.3.3 不同散料粒径下摩擦磨损特性分析 93

4.3.4 不同槽帮间隙下摩擦磨损特性分析 99

4.4 本章小结 105

参考文献 105

第5章 中部槽槽帮结构及其内表面耐磨结构优化 107

5.1 凹坑型仿生槽帮优化 107

5.1.1 试验方法及条件 107

5.1.2 PB 试验设计及结果 107

5.1.3 最陡爬坡试验设计及结果 109

5.1.4 响应面试验设计及结果 110

5.1.5 对比试验设计及结果 112

5.2 凹槽型仿生槽帮优化 112

5.2.1 PB试验设计及结果 112

5.2.2 最陡爬坡试验设计及结果 114

5.2.3 响应面试验设计及结果 114

5.2.4 对比试验设计及结果 117

5.3 耐磨机理 117

5.3.1 因素影响 117

5.3.2 磨损形貌 118

5.3.3 试样状态 118

5.3.4 散料状态 120

5.4 本章小结 121

第6章 刮板结构优化设计及其性能分析 122

6.1 刮板工作阻力分析 122

6.2 刮板仿生结构优化设计 123

6.2.1 仿生对象模本选择 123

6.2.2 生物模型重构及结构特征提取 124

6.2.3 仿生刮板设计 125

6.2.4 仿生槽帮设计 126

6.3 各仿生刮板槽帮结构性能分析 128

6.3.1 性能分析仿真试验设计 128

6.3.2 仿生刮板槽帮数据分析 129

6.4 仿生刮板槽帮结构性能综合评价 131

6.5 本章小结 134

参考文献 134

第7章 链传动系统动力学特性及链环疲劳寿命分析 135

7.1 不同链速及负载下链传动系统动力学特性与链环疲劳寿命 135

7.1.1 仿真规划与设计 135

7.1.2 不同链速及负载下链传动系统动力学特性 136

7.1.3 不同链速及负载下链环疲劳寿命 140

7.2 不同地形条件下链传动系统动力学特性与链环疲劳寿命 146

7.2.1 仿真规划与设计 146

7.2.2 不同地形条件下链传动系统动力学特性 148

7.2.3 不同地形条件下链环疲劳寿命 155

7.3 不同磨损条件下链传动系统动力学特性与链环疲劳寿命 156

7.3.1 磨损链环与链轮仿真设计 156

7.3.2 链环磨损条件下链传动系统动力学特性 158

7.3.3 链轮磨损条件下链传动系统动力学特性 162

7.3.4 不同磨损条件下链传动系统有限元分析 166

7.4 本章小结 173

参考文献 174

第8章 圆环链结构优化设计 175

8.1 有限元接触模型及接触分析 175

8.1.1 静力学接触理论 175

8.1.2 圆环链有限元模型 177

8.1.3 静力学接触结果分析 179

8.2 链环结构优化 181

8.2.1 链环拓扑优化 181

8.2.2 链环响应面优化 184

8.3 优化效果分析 191

8.3.1 链环材料S-N 曲线 191

8.3.2 疲劳寿命对比 193

8.3.3 整机仿真对比 197

8.4 本章小结 200

参考文献 201