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为解决山地果园果品和肥料等物品的输送问题,华南农业大学工程学院国家柑橘产业技术体系机械研究室研发了一套山地果园链式循环货运索道。该索道的绳索是起重链索,与传统的钢丝绳索传动不同,目的是为了更好地限制在索道运送物品的输送过程中绳索产生的张力和方便装载物品的挂钩与索道的连接。本论文对链式索道系统分别开展了静态与动态试验性研究,研究中把索道的驱动链设定为刚体进行了静态建模及仿真试验,并与静力台架试验结果进行对比分析,同时,仿真研究中进行了多个不同自由度的驱动链机构的动态模拟,试验结果表明,MD ADAMS仿真平台适用于链式索道的模态分析。 论文开展了链式索道运行性能综合测试,试验结果表明张力是链式索道系统稳定运行的关键因素。为了进一步确定影响索道稳定运行的因素,本研究选取最大张力、功率和扭力作为试验因素,构建了对应的链式索道测量模型。试验测试系统由4个装配加速度传感器的无线采集节点和一个无线控制节点组成,用于动态监测索道运行过程中驱动链和驱动支架的加速度变化情况。对于施加给驱动链的未知力固有模态识别采用盲源分析法(A blind source separation method)进行提取,试验结果表明模型固有频率必须小于10Hz。此外,对链式索道结构进行了运行模态分析,试验结果表明:模态分析能有效地提取链式索道框架的模型,但不适用于提取链索本身的模型。论文完成的主要工作如下: (1)现有的文献综述表明链式索道系统构成是极其复杂的。而本研究发现,使用MD ADAMS仿真平台能实现对链式索道系统进行有效分析。同时,由于链式驱动链存在张力,驱动链可设定为一个非弹性系统。 (2)试验研究表明BMID(framework for blind modal identification)盲源分离方法是一种有效识别链式索道系统模态特征的方法。 (3)利用MD ADAMS仿真平台,在驱动链水平方向最大位移状态下,建立了链式索道系统的负载和空载模型,并获取了驱动链的常规准静态行为。模型在斜截面上计算的最大误差为8%。 (4)MD ADAMS仿真平台能较好地对索道驱动链进行动态分析,并获取与水平力相关的不同链式索道配置下的固有频率。 (5)索道系统的加速度取决于索道运行的线速度、距离最近的装载物和索道系统的最小转弯半径。 (6)驱动链张力是控制链式索道系统扭力和驱动滑轮组推力的最关键因素,线速度只影响链式索道的功率需求。负载在驱动链上的间隔对扭力和驱动滑轮组推力有一定影响,但并不显著。对驱动链的扭力、功率和张力三者关系建立了模型,同时确定了驱动链、驱动轮及支撑架之间的关系。 (7)利用MD ADAMS仿真平台对索道驱动链结构进行了从二维到多维的各种自由度建模,并进行了相应的模态分析。试验结果表明在不考虑噪声的影响条件下,MD ADAMS仿真平台能对驱动链进行外加瞬时作用力的输出效果和阻力分析。 (8)为了动态监测索道运行的加速度变化情况,研制了一个用于测定链式索道系统模态特征的系统。该系统由4个测量节点和1个控制节点组成,测量节点采用电池供电并装配有3D加速度传感器和数据存储单元,控制节点实现计算机与测量节点间数据通信。减重法和豪拉法是提供外加瞬时作用力的两种有效方法。使用BMID盲源分离法,分别获取了链式索道系统两个机构的模态频率,相应的频率范围为1.53~7.59Hz和6.2~75Hz。 (9)模态分析结果表明,模态分析能应用于链式索道主框架的模型提取,并且从索道系统停止运行后获取的振动衰减数据分析中获得了最优建模结果。