采礦刮板輸送機永磁直驅系統設計

隨著當前采礦機械設備的規格不斷增大，生產效率不斷升高，刮板輸送機的運送礦產資源能力逐漸成為制約采礦作業效率的瓶頸。目前，刮板輸送機的運送礦產資源能力主要是由刮板輸送機的電動機決定，傳統的刮板輸送機通常選用異步電動機攜減速機作為動力源傳動。隨著運送資源負載的增加，在低轉速大負載的情況下，異步電動機攜減速機由于結構缺陷，其傳動效率相對較低

。

基于產學研融合的寬帶無線通信課程教學模式研究………………………………冀保峰，陳蘇丹，鄭國強，等(68)

針對上述問題，以SZB1000/600型的刮板輸送機為研究對象，設計永磁同步電機驅動系統代替傳統異步電動機系統，提高運輸效率

。

1 采礦刮板輸送機機電耦合動力學模型

采礦刮板輸送機永磁直驅系統屬于典型的機電耦合系統，其具體的工作原理是：通過對刮板輸送機負載情況進行分析，由變頻器提供控制信號，對永磁同步電機進行調速。刮板輸送機中的傳動鏈輪與永磁同步電機連接，電機轉子將轉矩傳遞給傳動鏈輪，調整刮板輸送機的轉速及扭矩。

具體的耦合仿真模型原理如圖1所示，從圖中可以看出，電機負載是由刮板輸送機工作狀態時的剛度、阻尼、位移、速度共同決定的，因此首先對刮板輸送機負載工況進行動力學分析。

治療結果：試驗組28例，一次治愈2例，6-12月后二次治愈13例，6-12月后行第三次131-I治療者13例；第一次治愈（以下均含甲低）2例，第二次治愈13例，第三次治愈（含甲低）13例，1年后甲低11例。對照組29例，一次治愈（含甲低）25例，二次治愈（含甲低）4例，1年后甲低26例。血管雜音：試驗組與對照組血管雜音消失治愈后基本相同，甲低發生率對照組高于實驗組，有統計學意義。結果見表1。

采礦刮板輸送機的結構包括刮板鏈、機頭鏈輪、機尾鏈輪等部分組成。在工作工程中，刮板、刮板鏈、礦物互相作用，產生相對復雜的力學特性。為了有效模擬刮板輸送機的動力學特性，選擇具有粘性和彈性雙重特性的離散元模型Kelvin-Voigt模型。

Kelvin-Voigt模型反映的是物體對應力的響應過程。即當對模型施加一個外界應力作用后，由于阻尼器的粘性阻礙造成彈簧不能立即被拉開，而是隨著時間的繼續，阻尼器才會慢慢發生應變，使得彈簧也隨之產生應變，直到兩者達到穩定

。

①根據粗粒度劃分策略獲取數據子集U={u1， u2，…， un},uε?U,ε=1,2,…,n,且uε∩uφ=?.通過隨機數δ∈[1,n]生成器產生隨機數并將之定為簇的標號；

國內學者王麗麗是研究多麗絲·萊辛的先行者，并著有《多麗絲·萊辛的藝術和哲學思想研究》(英文版)一書。隨后國內對多麗絲·萊辛作品的研究如雨后春筍般涌現出來，尤其是當多麗絲·萊辛獲得諾貝爾文學獎后。蔣晴霜及盧婧從心理視角及精神崩潰方面分析了《野草在歌唱》中女主人公瑪麗的內心矛盾及生活狀態；王雪和霍曉霞則從弗洛伊德理論和拉康理論探討了瑪麗在鏡像階段的心理發展特征，并描述了瑪麗欲望的選擇與主體的分裂。還有學者從女性主義及后殖民主義視角分析了造成瑪麗困境的原因，從生態主義視角分析《野草在歌唱》的作品數量也在逐漸增長。

利用Kelvin-Voigt模型建立的刮板鏈動力學方程如下式：

式中：

F——刮板鏈條產生的拉力，N；

k——刮板鏈條剛度系數，N/mm

θ

、θ

——機頭、機尾鏈輪轉角，°；加速度

為驗證采礦刮板輸送機永磁直驅系統對運輸效率的影響，將前章所建立的機電耦合動力學模型帶入MTLAB進行仿真計算分析。

c——鏈條之間的彈性阻尼系數，Ns/m；

η——聯軸器傳動效率；

ε——彈簧與阻尼的等量應變；

高中物理知識的難度以及復雜度都比較高，如果學生運用不恰當的學習方法，則可能會降低學生的學習效果和學習效率。因此，在課程教學過程中，教師必須關注學生學習過程中存在的誤區，同時針對誤區提出較為具體的改進措施。并且在物理知識的學習過程中，學生要不斷強化理論知識與實踐能力的高效融合，從而加深對理論知識的理解以及掌握。同時，還要求學生能夠在學習過程中，主動發現高效的學習方法，進而不斷提升自身的學習效果。

將定義好的刮板輸送機離散元模型參數帶入拉格朗日方程，即可形成機電耦合動力學方程：

SZB1000/600型的刮板輸送機采用的是輸送機頭、尾同步驅動的驅動方式

。結合刮板輸送機外形結構以及工作情況，建立刮板輸送機閉合連續的離散元模型如圖2所示。

t——時間，s。

式中：

T

、T

——機頭、機尾電機負載扭矩，N·m；

T

、T

——機頭、機尾實際負載扭矩，N·m；

m

、m

——機頭、機尾離散單元等效質量，kg；

R

、R

——機頭、機尾鏈輪截圓半徑，m；

由于父親去世早，是三爹陪伴我們度過最艱辛的日子，細心照顧我和姐姐，在我們日子維持不下去的情況下，三爹毅然選擇外出打工，在外面省吃儉用只為湊齊我的學費。農忙時辭工再回來干農活，這些，我總是看在眼里，記在心里。

60年風雨兼程，60載春華秋實。60年來，勤勞勇敢的開磷人砥礪奮進，從一個地處貴州大山深處的單一磷礦石生產企業發展成為一個立足貴州、服務全國、面向世界的現代化大型企業集團。

f

、f

——機頭、機尾鏈輪轉動阻力，N。

2 模擬仿真分析

E——輸送機鏈條彈性模量；

這節課教學的主要內容是用“自主探究法”發現兩個三角形全等的四種判定方法，再予以應用.采用質疑式教學，不但可以給學生思考數學問題時指明方向，而且調動了學生思維的積極性，學生自主進行探究、動手操作得到四種判定方法，很好地完成了質疑過程與方法.在這節課中，質疑的作用是不可替代的[4].

在負載波動的情況下，快速調整電機功率，保持運輸速度的穩定運行，是保證運輸效率的有效方式。因此，利用MATLAB軟件將額定負載改為隨機函數生成，負載率在90%～105%之間波動。同時，為了提高模擬的效果，分別在第2s、4s、6s將額定負載降至60%、70%、80%，觀察輸送鏈刮板的速度變化。仿真結果如圖3所示。

由此，十八大后的這兩個“一號文件”將新時代“三農”工作所處的歷史方位日益勾勒清晰，對進一步解放思想，穩中求進，改革創新，堅決破除體制機制弊端，堅持農業基礎地位不動搖，加快推進農業現代化和社會主義新農村建設取得新進展提出了要求，也為新時代“三農”工作由“補短腿、補短板”向“強美富”發展舉好旗定好向，為改革創新再出發奠定了堅實基礎。

從圖中可以看出：當2.5s載荷降至60%時，各處刮板鏈速度均不同程度增加，最大額定速度1.5m/s升高至3.75m/s，隨后迅速降低至額定速度，反應時間不超過0.1s，說明新的刮板輸送機永磁直驅系統新的永磁直驅系統，在負載變化的情況下，能夠快速調整電機功率，保證刮板輸送機的穩定運行。

同時，仿真圖中240m處的刮板鏈速度變化較其它位置的刮板鏈要劇烈，這說明當載荷突變時，靠近機尾鏈輪刮板鏈的速度變化波動的影響大。這與刮板輸送機實際的工況相符，從另一個方面證明了模擬仿真的正確性。

F

～F

——刮板鏈條拉力，N；

3 現場試驗

采礦刮板輸送機的實際工況比較復雜，為確保模上述模擬仿真與實際工作狀態保持一致，通過改造采礦設備模擬實驗平臺，搭建小功率刮板輸送機模擬試驗平臺進行模擬試驗。試驗平臺具體結構如圖4所示。

2.1.3 供試品溶液的制備 稱取KC粉末0.30 g，精密稱量，置于100 mL具塞錐形瓶，精密加入80%乙醇20 mL，稱定質量，超聲30 min，冷卻，用80%乙醇補足減輕的質量，搖勻，取適量10 000 r/min離心10 min，取上清液用0.22 μm微孔濾膜濾過，取續濾液，即得。

試驗平臺由永磁同步電機、聯軸器、扭矩傳感器、磁粉式測功機、編碼器和拉壓力傳感器組成。

同步電機由變頻器控制，變頻器通過計算機提供的模擬負載，控制電機的轉速。永磁同步電機通過聯軸器與磁粉式測功機相連，中間放置了扭矩傳感器檢測電機輸出扭矩，磁粉式測功機內部裝有拉壓力傳感器，測量機殼的拉壓力以模仿刮板輸送機刮板的傳動力。

為保證試驗結果與模擬仿真結果合理有效的進行比較。將現場試驗中的輸出負載曲線按照第二章模擬仿真時的頻率，扭矩幅值降低150倍，得到的試驗結果如圖5所示：

圖5為試驗過程中電機的輸出轉速，從圖中可以看出，在第2s、4s、6s時電機轉速隨著負載的降低而降低，說明新設計的永磁同步電機驅動系統，能夠及時對刮板輸送機上的負載變化進行調整，有效提高了生產效率。

另外，從電機輸出特性曲線來看，電機輸出轉速波動明顯。經過分析，其原因是由于在缺少減速機的情況下，永磁同步電機驅動系統中電機輸出轉速與轉矩對負載突變響應波動較大。為了解決這一問題，可在實際使用過程中，根據工況合理選擇直驅電機。

4 結論

為提高傳統采礦刮板輸送機傳動效率低下的問題，本文以SZB1000/600型的采礦刮板輸送機為研究對象，設計了新的永磁直驅系統作為動力源，通過模擬仿真和廠內試驗得出以下結論：

（1）采礦刮板輸送機結構復雜，工作狀態時刮板鏈的剛度、阻尼、位移、速度均會對鏈條的受力產生影響。因此，在建立動力學模型時需要選擇具有粘性和彈性雙重特性的離散元模型，這樣能夠與實際情況更加貼近。

（2）為了驗證新設計的永磁直驅系統的效果，建立周期性變化負載利用MATLAB軟件模擬仿真，仿真結果顯示，新的刮板輸送機驅動系統，對負載的變化反映迅速，反映時間不超過0.1秒，證明新系統能夠有效改善刮板輸送機的性能，提高傳輸效率。

（3）為驗證模擬仿真的真實性和準確性，在室內搭建小功率永磁直驅系統模擬試驗平臺進行現場試驗，結果表明新設計的永磁同步電機驅動系統能夠及時對采礦刮板輸送機上的負載變化進行調整，但由于在少減速機，驅動系統中電機輸出轉速與轉矩對負載突變響應波動較大。

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