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传送带的建模

在本例中，我们将介绍使用物理建模块对传送带进行计算和建模。

导言

一般而言，传送带装置可如图所示表示。:

image.png

作为最终模型的假设，我们不会考虑传送带的张力和下垂的动力学，因此，模型可以简化为几个元素。:

*电力驱动,

*变速箱,

*带轴承的驱动滚筒,

*带轴承的端鼓,

*输送带。

*可变质量的货物。

管道参数的计算

对于计算和建模的示例，让我们以输送机5025-40为例，其设备参数将根据[1]进行选择。

设置管道的长度L:

In [ ]: 
L = 30; # 卷轴之间的距离[m]

电力驱动

本例中使用的电机与闭环转子(AD KZR)空气132s4异步。 功率-7.5kW，转速-1455rpm。 它是在前面计算和建模的，在[血压参数化]的例子中（https://engee.com/community/ru/catalogs/projects/model-asinkhronnogo-dvigatelia )。

鼓,鼓

用于指定类型的输送机驱动和末端的滚筒的标准尺寸为5025g-40。 它定义了物理建模所需的以下特性:

In [ ]: 
Dб = 250e-3; # 滚筒直径[m]
Lб = 500e-3; # 滚筒长度[m]
Mб = 58; # 鼓重量[公斤]
Jб = 0.5*Mб*(Dб/2)^2; # 滚筒转动惯量[kg*m2]

在模型中，卷轴由块表示:

*惯性-产生滚筒的扭矩,

*[车轮和轴](https://engee.com/helpcenter/stable/ru/fmod-mechanical-mechanisms/wheel-and-axle.html -将旋转运动转换为平移运动（驱动鼓），反之亦然（端鼓）。

减速机

1ts2u-160后部的典型变速箱之一:

In [ ]: 
I = 31.5; # 变速箱的传动比
J = 0.0227+0.01; # 齿轮箱和转子的转动惯量AD，驱动到电机轴[kg·m2]
ηр = 0.97; # 变速箱效率

在模型中，它被描述为两个块:

*[齿轮传动](https://engee.com/helpcenter/stable/ru/fmod-1d-mechanical-gear/simple-gear.html ）-应该注意的是，这种变速箱是两级的，因此，输入和输出轴的旋转方向重合,

*惯性-产生驱动到电机轴的电机转子和变速箱轴的总扭矩。

滚筒轴承

对应于给定滚筒的轴承类型为3608。 可以为它们定义以下变量:

In [ ]: 
Tb = 12e-3; # 静止时轴承的摩擦力矩[N*m]
Tc = 6e-3; # 滑动轴承摩擦力矩[N*m]
Vc = Tc*0.05; # 粘性摩擦系数[N*m/(rad/s)]

在模型中，它们由[旋转терния]的块表示（https://engee.com/helpcenter/stable/ru/fmod-mechanical-rotational-elements/rotational-friction.html )-双系数和摩擦力矩(每个鼓轴有两个轴承)。于

输送带/输送带

输送带-通用型，2l型。其参数:

In [ ]: 
Bл = Lб; # 频带宽度[m]
Lл = round((L*2+pi*Dб)*1.05); # 胶带长度[m]
mл = 3.75; # 胶带的比重[公斤/下午]
Mл = mл*Lл; # 皮带重量[公斤]

在模型中，它由[机械质量]块表示（https://engee.com/helpcenter/stable/ru/fmod-mechanical-translational-elements/mass.html )。 不考虑胶带的弹性、抗拉强度和阻尼效应。

货物

模型中的载荷是使用[力源]块（https://engee.com/helpcenter/stable/ru/fmod-mechanical-translational-sources/force-source.html ）-定期交付随机数量的货物。

In [ ]: 
Fгруза_max = 5e3; # 皮带从负载的最大张力[N]
Fгруза_min = 1e3; # 皮带从负载的最小张力[N]

该模型考虑到货物在皮带上的积累和51秒后输送机末端货物的移除。 带上的每个负载的运动的特性的非线性需要进一步更正确的核算。

示例模型

输送机模型的总体视图如下图所示。:

image.png

让我们使用[软件建模控制]运行模型（https://engee.com/helpcenter/stable/ru/modeling/programmatic-modeling.html ）和预先准备的功能，以便于使用模型和模拟结果:

In [ ]: 
example_path = @__DIR__; # 我们得到包含当前脚本的目录的绝对路径
cd(example_path); # 转到示例目录
include("useful_functions.jl"); # 我们将Julia脚本与辅助函数连接起来
In [ ]: 
simout = get_sim_results("conveyor.engee", example_path) # 运行模拟
Out[0]:
SimulationResult(
    "Перемещение ленты" => WorkspaceArray{Float64}("conveyor/Перемещение ленты")
,
    "Сила натяжения грузов" => WorkspaceArray{Float64}("conveyor/Груз случайной массы/Сила натяжения грузов")
,
    "Ток статора" => WorkspaceArray{Float64}("conveyor/Ток статора")
,
    "Сила натяжения от груза" => WorkspaceArray{Float64}("conveyor/Груз случайной массы/Сила натяжения от груза")
,
    "Снятые грузы.1" => WorkspaceArray{Float64}("conveyor/Груз случайной массы/Снятые грузы.1")
,
    "Добавленные грузы.main_out" => WorkspaceArray{Float64}("conveyor/Груз случайной массы/Добавленные грузы.main_out")
,
    "Обороты (у.е)" => WorkspaceArray{Float64}("conveyor/Обороты (у.е)")
,
    "Скорость ленты" => WorkspaceArray{Float64}("conveyor/Скорость ленты")

)

模拟结果

发动机

我们获得在模型中记录的信号的变量，在发动机上测量:

In [ ]: 
t = thin(get_sim_data(simout, "定子电流", 1, "time"), 50);
Is = thin(get_sim_data(simout, "定子电流", 1, "value"), 50);
n = thin(get_sim_data(simout, "转数(单位)", 1, "value"), 50);

让我们绘制这些变量:

In [ ]: 
gr(fmt=:png, aspectratio=:auto, xlims=:auto, ylims=:auto, size = (900,400))
I_graph = plot(t, Is; label = "I(t)", title = "定子电流", ylabel = "I [A]", xlabel = "t[s]")
n_graph = plot(t, n; label = "n(t)", title = "转子转速", ylabel = "n[单位]", xlabel = "t[s]")
plot(I_graph, n_graph)
Out[0]:
No description has been provided for this image

这些图表显示了定子电流如何周期性地增加可变量，而转子频率降低-这表明电机轴上的负载增加。 51秒后，您可以看到负载停止增加-负载继续到达皮带，但那些首先击中它的人已经从输送机上移除。

输送带/输送带

我们将从传送带上模型中记录的信号中获取变量:

In [ ]: 
Vл = thin(get_sim_data(simout, "磁带速度", 1, "value"), 50);
Sл = thin(get_sim_data(simout, "移动磁带", 1, "value"), 50);

让我们绘制这些变量:

In [ ]: 
gr(fmt=:png, aspectratio=:auto, xlims=:auto, ylims=:auto, size = (900,400))
V_graph = plot(t, Vл; label = "V(t)", title = "磁带速度", ylabel = "V[米/秒]", xlabel = "t[s]")
S_graph = plot(t, Sл; label = "S(t)", title = "移动磁带", ylabel = "S[米]", xlabel = "t[s]")
plot(V_graph, S_graph)
Out[0]:
No description has been provided for this image

皮带的速度与电机轴的旋转速度成正比，其平均值对应于参考书为这种类型的输送机确定的速度:

In [ ]: 
import Pkg; Pkg.add("Statistics")

   Resolving package versions...
  No Changes to `~/.project/Project.toml`
  No Changes to `~/.project/Manifest.toml`
In [ ]: 
using Statistics
Vp_sr=round(mean(Vp)*100,digits=2)
println("输送带的平均速度为〇Vl_sr cm/s")

Средняя скорость ленты конвейера - 61.27 см/с

输送机上的负载

在仿真结果分析的最后，我们将分析皮带的拉力来自皮带上的载荷。:

In [ ]: 
Tmain = thin(get_sim_data(simout, "负载拉力", 1, "value"), 50);
Tsub = thin(get_sim_data(simout, "移除的负载。1", 1, "value"), 50);
Tadd = thin(get_sim_data(simout, "增加了负荷。主输出", 1, "value"), 50);

让我们绘制记录的信号:

In [ ]: 
gr(aspectratio=:auto, xlims=:auto, ylims=:auto, size = (900,500))
plot(t, Tmain; label = "由此产生的", title = "来自负载的皮带张力", ylabel = "T[H]", xlabel = "t[s]")
plot!(t, Tadd; label = "从添加", ls=:dot)
plot!(t, -Tsub; label = "从被移除的", ls=:dot)
Out[0]:
No description has been provided for this image

结论

通过计算和建模，开发了一个考虑货物输送带张力动态的输送带物理模型。 在该项目的进一步工作中，您可以继续开发输送机管理系统。

文学作品

  1. 固定式通用输送带，配有橡胶布带。 目录。 第一部分.设备//JSC"Belokholunitskiy zavod"-2002