[发明专利]一种滚筒优化静力学实验测试方法

说明书

技术领域

本发明公开了一种滚筒优化静力学实验测试方法，用于带式输送机滚筒结构改进设计和分析方法，涉及相似理论，模型实验领域。

背景技术

带式输送机作为现代散装物料的主要输送机械设备，广泛地应用于矿山冶金、港口码头、轻工业、电力建材、化工业及粮食运输等诸多的行业领域。随着工作距离、物料负荷、运输效率等多元化功能要求的增多，带式输送机朝着长距离、大运量、大带宽、大型化方向发展。滚筒作为带式输送机设备的关键部件，设计质量会严重影响带式输送机的正常工作，改进滚筒结构设计和分析方法对于提高运输效率、运输能力、使用质量和降低成本具有重要的实际意义。

滚筒的常规结构设计采用的是许用应力法、类比法和经验公式法，无法深入分析滚筒内部结构的相互影响规律，使用安全性和承载可靠性无法得到有效保证。一旦出现超出现有设计资料的特殊问题时，通常采用的是增大结构尺寸以提高安全系数的方法，相应的会增加成本。

有限元分析方法是评估分析产品性能与质量优劣的一种简便、有效的手段，有限元法能够对滚筒的各关键部位进行详细地应力应变分析，预测结构设计阶段的可靠性，实现滚筒结构参数的最优化设计。但是，为了模拟分析的需求，有限元静力学分析时简化忽略了一些结构细节和约束条件，导致分析结果与实际运行情况存在一定偏差，且结构参数的优化程度有限。

实验是科学研究的基本方法之一，结构模型实验是结构分析的重要手段。利用滚筒模型实验方法，能解决实验条件限制等问题。同时，对模型滚筒结构作静力实验能模拟实际工况时的承载情况，获取关键部位的应力应变数据，改进滚筒设计手段，深度优化滚筒结构参数，提高滚筒结构强度和刚度，降低投入成本。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种滚筒优化静力学实验测试方法，解决了现有设计优化方法对结构参数优化程度有限或缺乏滚筒实验数据支撑的问题。

为了达到上述目的，本发明的构思是：首先提取出滚筒原始结构参数与力参数，根据相似理论计算出模型滚筒的结构参数与力参数，然后进行相似模型制作和分类，最后对模型滚筒进行静力学实验测试，利用实验测试获取的数据建立滚筒参数优化的数据库，利用数据库指导设计滚筒结构，达到深度优化滚筒结构参数的目的。

根据上述发明构思，本发明采用下述技术方案：

一种滚筒优化静力学实验测试方法，其特征在于操作步骤如下：

1）提取滚筒原型结构与力参数：对滚筒原始数据进行分析，提取滚筒原型的结构参数与力参数；

2）相似理论计算：将获得的滚筒原型结构参数和力参数，利用相似理论进行相似化处理以获得模型滚筒的结构参数与力参数；

3）相似模型制作：利用模型滚筒的结构参数设计制造模型滚筒，合理布置应变片位置；

4）相似模型分类：对于加工完成的模型滚筒，按照带宽、荷载类型进行分类；

5）机械静力加载：根据不同工况的模型力以静力方式加载至模型滚筒，对不同类型的模型滚筒沿轴向方向施加均匀的线力；

6）应变片数据信息采集与处理：通过采集不同位置应变片的微量数据，经过信号调理，利用数据采集卡将数据传输至终端设备，对各组数据进行处理分析，获得各关键部位的应力应变情况；

7）实验结果分析：根据单参变化规则对一系列的实验数据进行统计处理，分析比较实验结果，获取各关键结构参数的最优值；

8）制作结构参数优化的数据库：根据测试实验结果，利用相似理论获取不同类型滚筒原型的结构参数，制作结构参数优化的数据库；

9）设计深度优化的滚筒结构：利用结构参数优化的数据库指导设计新的滚筒结构，达到结构参数深度优化的目标。

所述步骤2）中相似理论计算，所采用的计算方法如下：列出相似模型设计所需的单值条件；确定基本物理量种类和基本量纲个数；确定基础物理量和函数物理量，建立相似准则；由相似常数C_x所组成的相似指数C=1设计滚筒相似模型，其中C_x表示模型与原型对应物理量比值；求各物理量的相似常数C_x。