分形维数分析带式输送机动态特性与稳定性

"该研究基于分形维数探讨大型带式输送机的动态特性，旨在量化分析其在启动和制动过程中的行为。通过黏弹性模型分析、离散有限元建模和仿真，以及正弦速度控制曲线的设计，研究了输送机在启动制动时机头和机尾的纵向动张力变化。利用分形理论，分析了不同启动时间对机头张力维数和系统稳定性的关系，同时对比了内置和外置张紧装置的动态特性。研究表明，分形维数是评估输送机动态特性的有效工具，维数增加意味着系统更不稳定，故障率提高。在启动阶段，机头的张力维数大于机尾，机头更可能出现故障，而内置张紧装置的故障率高于外置。最佳启动时间在35到40秒之间，此时机头张力维数较低，输送机稳定性较好。" 本文详细阐述了带式输送机在启动和制动过程中的动态特性研究，采用了一种新颖的方法——分形维数来定量评估系统的动态行为。分形维数是一种描述复杂系统几何结构的方法，能有效反映系统内部的不规则性和复杂性。在本研究中，分形维数被用于分析输送机的稳定性。作者首先建立了输送带的黏弹性模型，这是一种考虑了材料粘性和弹性的数学模型，能够准确描述输送带在受力下的变形行为。 接着，通过离散有限元模型（FEM）对输送机进行了建模，这是一种常用的数值计算方法，可以将复杂的物理问题转化为简单的数学单元，从而进行计算和模拟。此外，还设计了正弦速度控制曲线，这种曲线可以使输送机的启动和制动更加平稳，减少动态冲击，有利于分析动态特性。 在启动和制动过程中，研究了机头和机尾的纵向动张力变化。机头和机尾的张力差异反映了系统动力学的不均匀性，这种不均匀性可能引起设备故障。通过分形理论，发现启动时间对机头张力维数有显著影响，较长的启动时间可能导致更高的维数，进而增加系统的不稳定性。同时，内置张紧装置相比于外置的，其动态响应的分形维数更大，表明内置装置更容易引发故障。 综合实验结果，研究人员建议在实际操作中，为了提高输送机的运行稳定性，应选择适当的启动时间，如35至40秒，这个时间段内机头的张力维数较低，可以降低故障发生的可能性。此外，优化张紧装置的设计，例如倾向于使用外置张紧装置，也能有效改善系统的动态特性，减少故障率。 这项研究不仅提供了新的分析带式输送机动态特性的方法，而且对输送机的设计和操作优化具有重要的指导意义，有助于提升输送机的可靠性和效率，减少维护成本。