DOI: https://doi.org/10.22281/2413-9920-2025-11-04-442-459

УДК 621.867.1

Никитин С.В., Грачев А.А., Ащеулов А.В., Бортяков Д.Е.
Комплексная динамическая модель конвейера с цепным тяговым органом и звездочным приводом
Известные исследования динамических процессов в цепных конвейерах основаны на различных моделях. Однако авторы таких исследований обычно не приводят полного описания своих моделей, методик определения ее параметров или же необходимые технические характеристики исследуемых машин. Поэтому такие работы не могут считаться полными и верифицируемыми. В работах посвященных анализу динамических нагрузок, вызванных кинематикой зацепления, модели построены без учета влияния на динамический процесс характеристик таких узлов как привод, натяжное устройство и отсутствует какая-либо оценка их влияния. Разработанная комплексная динамическая модель цепного конвейера представляет собой совокупность связанных между собой подмоделей различных устройств машины. Тяговый орган представляется эквивалентным упруго-вязким стержнем, колебания в котором описываются уравнением в частных производных. Подмодели привода, натяжного и отклоняющих устройств являются системами дискретных масс, движение которых описываются дифференциальными уравнений второго порядка. Объединение отдельных подмоделей в единую комплексную модель осуществляется при помощи кинематических и силовых связей с подмоделью тягового органа, которая и является связующим звеном. Решение уравнений системы может быть осуществлено известными численными методами. Параметры моделей, величины масс, жесткостей, коэффициентов вязкого сопротивления, определяются на основе технических характеристик моделируемой машины, справочной информации или результатов их аналитического расчета. Разработан и проведен ряд численных экспериментов, как результат которых в работе приведены величины максимального динамического усилий в тяговом органе экспериментальных моделей, вычисленные при помощи аналитических и численных методов. Расчет по разработанной комплексной модели, учитывающей волновые процессы в тяговом органе и влияние динамически характеристик привода, натяжного устройства, позволяет получить приемлемую оценку максимального динамического усилия в тяговом органе конвейера, а также оценить возможность протекания резонансных явлений в машине.
Ключевые слова: цепной конвейер, динамическая модель, динамические усилия, кинематика зацепления, численное моделирование.

Nikitin S.V., Grachev A.A., Bortiakov D.E., Ashcheulov A.V.
Integrated dynamic model of a conveyor with a chain traction body and a sprocket drive
Well-known studies of dynamic processes in chain conveyors are based on various models. However, the authors of such studies usually do not provide a complete description of their models, methods for determining its parameters, or the necessary technical characteristics of the machines under study. Therefore, such studies cannot be considered complete and verifiable. In the studies devoted to the analysis of dynamic loads caused by gearing kinematics, the models are constructed without taking into account the influence on the dynamic process of the characteristics of such components as the drive, tensioner, and there is no assessment of their influence. The developed integrated dynamic model of a chain conveyor is a set of interconnected submodels of various machine devices. The traction body is represented by an equivalent viscoelastic rod, the vibrations in which are described by a partial differential equation. The submodels of drive, tension, and deflection devices are systems of discrete masses whose motion is described by second-order differential equations. The integration of individual submodels into a single integrated model is carried out using kinematic and force connections with the submodel of the traction body, which serves as the connecting link. The equations of the system can be solved using known numerical methods. The parameters of the models, such as values of masses, stiffness, and coefficients of viscous resistance, are determined based on the technical characteristics of the simulated machine, reference information, or the results of their analytical calculation. A number of numerical experiments have been developed and carried out, as a result of which the values of the maximum dynamic forces in the traction organ of experimental models, calculated using analytical and numerical methods, are presented in this study. The calculation based on the developed integrated model, which takes into account the wave processes in the traction body and the influence of the dynamic characteristics of the drive and tensioner, make it possible to obtain an acceptable estimate of the maximum dynamic force in the traction body of the conveyor, as well as to assess the possibility of resonant phenomena occurring in the machine.
Key words: chain conveyor, dynamic model, dynamic forces, gearing kinematics, numerical simulation.

Скачать статью (файл pdf) — Download (pdf)

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-ShareAlike» («Атрибуция — На тех же условиях») 4.0 Всемирная.