1、引言
    在過去的30～40年中，帶式輸送機取得了很大的發展。而帶式輸送機隨著向長距離、高帶速、大功率方向發展，動態分析方法越來越受到研究人員的重視。由於長距離
、大運量、buzhifuzadedaishishusongji，qidonglixuetexinggengweifuzaqiezhongyao，caiyonggangti，donglixuefangfajinxingfenxi

，qijingduyibunengmanzushijigongchengdexuyao。yinci，duiyudaxingdaishishusongji，bixucaiyongjiaoweijingquededonglixuefenxifangfa。erdongtaifenxifeichangfuza，qiebuyizhangwo，xuyaozhuanmendefenxiruanjian。guowaizaidongtaifenxiyanjiufangmiankaizhandebijiaozao，dongtaifenxililunyuyanzhideruanjianyijibennenggoumanzudangqiandaishishusongjifazhanzhixu；而er我wo國guo相xiang對dui較jiao晚wan，與yu國guo外wai相xiang比bi還hai存cun在zai一yi定ding的de差cha距ju。為wei了le盡jin快kuai彌mi補bu這zhe一yi差cha距ju，趕gan超chao世shi界jie的de水shui平ping，要yao加jia大da動dong態tai分fen析xi研yan究jiu方fang麵mian的de力li度du及ji增zeng加jia投tou入ru，研yan製zhi出chu更geng加jia完wan善shan而er功gong能neng強qiang大da、實用的動態分析軟件。所以，了解和掌握國內外帶式輸送機動態分析軟件方麵的進展及研究動態是非常必要的。
2、國內外帶式輸送機動態分析研究發展概況
2.1國外的研究發展概況
    國外對帶式輸送機的研究從20世紀50年代開始
，一些采礦業和運輸業比較發達的國家，如德國、美國
、澳大利亞、波蘭等，都進行過大量的理論分析與試驗研究。
    20世紀，在帶式輸送機動為學研究上，作為代表性的主要人物有：60年代前蘇聯的rlaHKpa，rOB和MHTpHeB以及60～70年代德國的Vierling、Matling
、Oehmen
、Funke等人；80年代澳大利亞的A．Harrsion

、美國的Nordellc2]、波蘭的T．W. ZurE31等人
；90年代荷蘭的Lodewi jks[4]、加拿大的T．S．Golosinskl等。
    20世紀60年代
，首先由前蘇聯的llaHKpa
，rOB和lIMHTplieB
，在簡化的力學模型上進行解析分析，提出了第一個帶式輸送機非穩定狀態運行期間動態分析的計算公式。70年代中期

，德國漢諾威工業大學的Funke發表博士論文
，主要研究了鋼繩芯帶的動態特性。1984年3月，Harrison的博士論文“動態測量與鋼絲繩芯帶的分析”，論述了輸送帶彎曲理論和帶式輸送機啟、製動時瞬時彈性力的分析方法。同年，美國的Nordell和Gozda發表了第一篇關於質量一彈簧模型的論文，題目為“啟、製動時的瞬時張力和有限元法仿真彈力特性”。1999年，荷蘭的G. Lodewijks發表了一篇文章“高帶速輸送機設計”。
    近年來，在國際上也掀起輸送機動力學研究熱潮。根據最近的文獻資料，可以把研究內容主要集中在以下幾個方麵：①膠帶材料特性的研究；②帶式輸送機回轉係統的動力學模型分析，動態運動方程的建立及其方程的解法；③驅動係統動態特性研究
；④帶式輸送機總體特性的分析研究；⑤膠帶橫向彎曲特性的理論研究及測試；⑥動態特性的測試與試驗研究
；⑦帶式輸送機動態特性研究及動態設計的經濟性與可行性。
2.2國內的研究發展概況
    在國內，由於缺乏大型帶式輸送機的設計和使用經驗，動態分析研究起步較晚。約從80年代初開始，陸續有對帶式輸送機動態分析方麵的研究。尤其是進入到90年代


，很多研究機構人員都投入到動態分析研究上。國內有關研究單位有東北大學、煤炭科學研究總院上海分院、中國礦業大學
、上海交通大學
、太原重型機械學院、遼寧工程技術大學、西安礦業學院等。進行的主要項目歸納起來有：①西安礦業學院、東北大學、煤炭科學研究總院上海分院、北京煤炭設計研究院等，對帶式輸送機在啟
、製動等非穩定工況下的動態響應的研究；②東北大學
、上海交通大學
、山東礦業學院，對輸送帶和帶式輸送機的動力學模型的研究；③上海交通大學、太原重型機械學院，對帶式輸送機膠帶的粘彈性及整機運動的動態過程的研究；④遼寧工程技術大學
，對帶式輸送機受料處的動載荷的研究
；⑤中國礦業大學，對恒張力自動張緊係統的研究等。
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，帶式輸送機動態設計，理論和研究範圍
    帶式輸送機動態設計即是將輸送帶按粘彈性體的力學性質，綜合計入驅動裝置的啟製動特性、各運動體的質量分布、線路各區段的坡度變化
、各種運行阻力
、輸送帶的初始張力
、帶式輸送機的撓度變化以及拉緊裝置的形式、位置、張緊力等因素的作用，建立輸送機動力學數學模型
，求得輸送機在啟製動過程中，輸送帶上的不同點隨時間的推移所發生的速度
、加(jia)速(su)度(du)和(he)張(zhang)力(li)的(de)變(bian)化(hua)
，預(yu)報(bao)傳(chuan)統(tong)靜(jing)態(tai)設(she)計(ji)方(fang)法(fa)設(she)計(ji)的(de)輸(shu)送(song)機(ji)可(ke)能(neng)出(chu)現(xian)的(de)動(dong)態(tai)危(wei)險(xian)和(he)不(bu)安(an)全(quan)之(zhi)處(chu)，提(ti)出(chu)改(gai)進(jin)和(he)調(tiao)整(zheng)措(cuo)施(shi)，確(que)定(ding)優(you)化(hua)設(she)計(ji)和(he)控(kong)製(zhi)參(can)數(shu)。
    輸送機的動態特性，主要反映在膠帶的縱向振動、橫向振動、側向振動、托輥及滾筒的旋轉振動、機架振動
、物料的衝擊振動、jichuzhendongdengfangmian。dingliangdeyanjiuzhexiezhendongjitamenzhijiandeguanxifeichangkunnan，erqieyemeiyoubiyao。yingxiangdaishishusongjigongzuoxingnengde，zhuyaoshiyujiaodaiyouzhijielianxidezhendong
，jijiaodaidezongxiangzhendong、橫向振動和側向振動。
    帶式輸送機動態過程所研究的範圍
，涉及到所有部件和過渡工況下可能出現的各種問題
，它包括：對過渡工況的動態響應分析、輸送帶的力學特性
、各種裝置對起製動特性的影響及對係統建立動態模型等。
4
、國內外動態分析軟件研製狀況
4.1國外研製狀況
    目前，美國、法國
、澳大利亞、意yi大da利li等deng國guo在zai動dong態tai分fen析xi研yan究jiu方fang麵mian已yi經jing達da到dao國guo際ji領ling先xian地di位wei
，他ta們men分fen別bie開kai發fa研yan製zhi了le動dong態tai分fen析xi軟ruan件jian，並bing在zai大da型xing帶dai式shi輸shu送song機ji設she計ji中zhong發fa揮hui著zhe重zhong要yao的de作zuo用yong。
    1967年，由美國CDI公司開發研製的BELT-STAT和BELTFLEX．經過近40年的研製與開發
，目前已有20多個國家的工程師利用這個軟件設計包括大型的各種各樣的帶式輸送機係統
，它是易於維護的世界上比較出色的軟件包。BELT-STATv7.O已經達到獲取以下的結果：①帶寬和速度

；②帶張力的核算
；③重錘拉緊

；④驅動電機的功率核算

；⑤驅動電機起動特性；⑥托輥規格及間隔；⑦滾筒和軸、軸承的設計；⑧垂直麵上彎曲半徑和相應的特殊托輥的間隔；⑨製動裝置尺寸等等，並且增加了很多新的功能。BELTFLEX能模擬帶式輸送機啟
、製動期間的瞬時動態特性。
    澳大利亞的帶式輸送機軟件HELIX delta-T5
，該軟件的技術研究與發展開始於1992年，現在世界上已有很多的delta-T用戶。新版本的delta-T5動態分析模塊
，包括如下功能：①可以進行啟製動過程的仿真
；②可以進行輸送帶彈性體動力學計算；③可以輸出在啟製動時輸送線上不同點、不同工況的帶速、動張力及拉緊行程等詳細圖形等。
    HELIX delta-T軟件已經在世界上超過25個國家，得到應用10多年了
，有數百台實際的輸送裝置證明了它的價值
，最新的HELIX delta-T 5版本給輸送機設計帶來更多的便利。
    另外，美國的PRO-BELT5.o軟件也經曆了10多(duo)年(nian)的(de)發(fa)展(zhan)，已(yi)經(jing)在(zai)世(shi)界(jie)範(fan)圍(wei)內(nei)得(de)到(dao)應(ying)用(yong)。它(ta)的(de)設(she)計(ji)計(ji)算(suan)具(ju)有(you)極(ji)高(gao)的(de)準(zhun)確(que)性(xing)且(qie)使(shi)用(yong)方(fang)便(bian)，通(tong)過(guo)給(gei)出(chu)錯(cuo)誤(wu)信(xin)息(xi)來(lai)幫(bang)助(zhu)設(she)計(ji)者(zhe)保(bao)持(chi)設(she)計(ji)數(shu)據(ju)的(de)準(zhun)確(que)性(xing)。新(xin)版(ban)本(ben)加(jia)強(qiang)了(le)動(dong)態(tai)分(fen)析(xi)模(mo)塊(kuai)，根(gen)據(ju)需(xu)要(yao)程(cheng)序(xu)，可(ke)以(yi)將(jiang)模(mo)型(xing)劃(hua)分(fen)為(wei)若(ruo)幹(gan)部(bu)分(fen)，可(ke)分(fen)至(zhi)24段之多。程序可以對如啟製動
、加減速及不同載荷等各種工況進行動態分析，給出相應的托輥載荷、輸送帶張力、滾筒軸的撓度等設計數據。還可以對水平彎曲段進行準確的動態設計。
    除上述這些軟件以外，還有如：AC-Tek的“Sidewinder”軟件、Overland Conveyor Co公司開發的Dyanmic Analyst軟件
、Creative Engineer-ing公司開發的WINBELT軟件等等，都是比較出色的軟件。
4.2國內研製狀況
    從20世紀90年nian代dai開kai始shi
，國guo內nei有you關guan帶dai式shi輸shu送song機ji動dong力li學xue分fen析xi也ye得de到dao了le廣guang泛fan的de重zhong視shi
，有you很hen多duo單dan位wei著zhe手shou進jin行xing了le動dong態tai分fen析xi方fang麵mian的de理li論lun研yan究jiu

，並bing研yan製zhi了le相xiang應ying的de動dong態tai仿fang真zhen軟ruan仵wu。
    東北大學的宋偉剛，在大型帶式輸送機動態過程的研究基礎上，完成了動力學分析軟件的開發，2001年對該軟件進行了進一步的開發，建立了完整的動力學模型和穩定的數值分析方法。該軟件已經在工程實際中應用。
    中煤國際工程設計研究總院的李玉謹從1999年開始

，致力於研究動力學分析方法。經過幾年的研究、試驗、對比分析、現場實踐，他提出了一套完整的、準確的、適shi合he不bu同tong帶dai式shi輸shu送song機ji運yun行xing工gong況kuang的de動dong力li學xue設she計ji方fang法fa。初chu步bu編bian寫xie了le幾ji種zhong工gong況kuang的de帶dai式shi輸shu送song機ji的de動dong力li學xue設she計ji軟ruan件jian。可ke以yi對dui帶dai式shi輸shu送song機ji係xi統tong進jin行xing動dong力li學xue設she計ji
、分析和研究。
    中國礦業大學的侯友夫
，在2001年利用所編製的仿真軟件，對帶式輸送機動態特性進行了全麵的分析，其中包括：啟動過程中輸送帶的動應力
、速度和加速度的變化特點；空載與滿載的啟動和正常運行狀態的比較；拉緊點位置對帶式輸送機動態特性的影響；液力耦合器特性對帶式輸送機動態特性的影響
；單電機啟動與雙電機啟動的性能比較；兩種拉緊方式的動態性能比較。它是采用VC++為開發平台編製的。
    太原理工大學的趙娜，主要對帶式輸送機的啟動過程進行了研究，2002年nian根gen據ju帶dai式shi輸shu送song機ji實shi際ji動dong態tai特te性xing

，確que定ding離li散san模mo型xing中zhong的de具ju體ti參can數shu值zhi及ji其qi算suan法fa，並bing由you此ci編bian製zhi了le相xiang應ying的de程cheng序xu。還hai對dui實shi際ji輸shu送song機ji設she備bei進jin行xing數shu值zhi仿fang真zhen
，並bing比bi較jiao計ji算suan機ji仿fang真zhen結jie果guo與yu實shi測ce結jie果guo，發fa現xian兩liang者zhe動dong態tai特te性xing趨qu勢shi大da致zhi相xiang同tong。該gai程cheng序xu是shi由youVB和MATLAB共同實現的。
    2003nian
，liaoninggongchengjishudaxuedexudan，tongguoduixianyoudaishishusongjidongtaishejililundebijiaohefenxi，caiyongyouxianyuanfenxifangfajianliledaishishusongjixitongdedonglixuemoxing，bingzaizheyidonglixuemoxingdejichushang，kaifachuledaishishusongjidongtaishejiruanjian。gairuanjianyiVisaul Basic語言與MATLAB軟(ruan)件(jian)有(you)機(ji)結(jie)合(he)，操(cao)作(zuo)簡(jian)單(dan)，智(zhi)能(neng)化(hua)程(cheng)度(du)較(jiao)高(gao)

，可(ke)以(yi)求(qiu)得(de)帶(dai)式(shi)輸(shu)送(song)機(ji)係(xi)統(tong)任(ren)意(yi)位(wei)置(zhi)的(de)動(dong)態(tai)參(can)數(shu)
，並(bing)對(dui)動(dong)態(tai)參(can)數(shu)進(jin)行(xing)二(er)維(wei)和(he)二(er)維(wei)圖(tu)形(xing)的(de)顯(xian)示(shi)。
    沈陽化工學院的王丹等人，針對大型平麵轉彎帶式輸送機動態設計問題，開發了平麵轉彎帶式輸送機動態分析軟件。該軟件在中文Windows環境下，使用Visual Basic 6．O開發，針對直線運行和包括多處平麵轉彎段的大型帶式輸送機啟動過程進行了仿真。
    淮海工學院的席平原等人，利用SIMU-LINK軟件對帶式輸送機啟動過程進行仿真，計算出輸送機在啟動情況下，任意時刻輸送帶任意截麵的位移、速度、加速度和張力
，以控製輸送機啟動過程的穩定性和安全性。
    上海交通大學的李光布
，2003年發表了博士論文，在文中提到首次開發出基於非線性係統的帶式輸送機動態分析軟件BDS

，並借助BDS對一條上運帶式輸送機的膠帶張力
、帶速、重錘位移及張力波傳波速度等動態參數進行仿真，並將仿真結果與國外商業軟件和理論公式進行了比較，結果顯示誤差在1.48%～7.96%之間。
    動力學分析能估算包括在啟動或停車過程中的有關結構、滾筒和輸送帶載荷。對於長距離大張力的輸送機，該方法是可靠性設計的重要部分，這已被工業界廣泛地采用。
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、動態分析軟件的特點及作用
    對於通用的帶式輸送機動態分析軟件係統
，可以分為三大組成部分
，即前處理模塊、fenxijisuanmokuaihehouchulimokuai。zaiqianchulimokuaizhong，zhuyaomiaoshushejisuoxudemoxingcanshu，duiyudaishishusongjiqiujiesuoshejideyizhicanshuhenduo
，suoyijinliangfangbianyonghushurushuju。fenxijisuanmokuaishiruanjiandehexin
，dadouweiraozhemokuaihuasheji
、jieshengcunchukongjianjitigaojisuanxiaolvfangmianjinxingleyanjiu。daishishusongjidongtaifenxiruanjianshiyouyigedaxingdefuzachengxusuogouchengde，suoyicaiyongmokuaihuadefangfabawentijinxingfenjie，mokuaizhijianxiangduiduli。shiruanjianxitongyiyukuochong
、局部修改容易。後處理模塊，把計算的結果采用數據表形式、曲線曲麵形式及頻譜圖方式展現出來。
    采用動態分析軟件
，可以對靜態設計的結果進行改進，為帶式輸送機設計提供合理的參數
，如輸送帶的動張力、動位移等。其主要作用是：①給出輸送機各主要部件的受力狀況，應用這些結果可進一步對各零部件進行強度設計
，從而使輸送機係統更具有經濟合理性；②提供合理的驅動裝置、啟製動過程的驅動力和製動力的控製要求
；③提供合理的驅動裝置、拉緊裝置、製動裝置的布置位置；④為輸送機的拉緊裝置提供設計參數，包括拉緊裝置的速度
、行程
，進而可以設計拉緊裝置的驅動功率；⑤檢驗初步設計結果的合理性，通過分析結果對初步設計進行改進。
6、結論
    綜觀帶式輸送機發展曆史，可以肯定的是：無論從輸送距離
、輸送速度、驅動及輸送形式上，還有設計精度、可靠性、經濟性等方麵
，已經取得了很多的成果。隨著帶式輸送機向長距離、高帶速、大(da)運(yun)量(liang)的(de)方(fang)向(xiang)發(fa)展(zhan)，研(yan)究(jiu)動(dong)態(tai)過(guo)程(cheng)的(de)動(dong)力(li)學(xue)分(fen)析(xi)方(fang)法(fa)越(yue)來(lai)越(yue)成(cheng)為(wei)研(yan)究(jiu)的(de)主(zhu)流(liu)，由(you)此(ci)開(kai)發(fa)研(yan)製(zhi)出(chu)的(de)動(dong)態(tai)分(fen)析(xi)軟(ruan)件(jian)也(ye)逐(zhu)漸(jian)增(zeng)多(duo)。但(dan)從(cong)目(mu)前(qian)國(guo)內(nei)研(yan)製(zhi)和(he)使(shi)用(yong)情(qing)況(kuang)來(lai)看(kan)，遠(yuan)沒(mei)有(you)達(da)到(dao)普(pu)及(ji)和(he)使(shi)用(yong)的(de)程(cheng)度(du)。所(suo)以(yi)，進(jin)一(yi)步(bu)完(wan)善(shan)和(he)鞏(gong)固(gu)帶(dai)式(shi)輸(shu)送(song)機(ji)動(dong)態(tai)分(fen)析(xi)方(fang)法(fa)的(de)理(li)論(lun)，且(qie)研(yan)製(zhi)相(xiang)應(ying)的(de)分(fen)析(xi)軟(ruan)件(jian)
，是(shi)目(mu)前(qian)非(fei)常(chang)急(ji)需(xu)而(er)又(you)重(zhong)要(yao)的(de)任(ren)務(wu)。
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