0 引 言

圆环链传动在煤矿的采煤机、刨煤机、刮板输送机、转载机等设备上有重要应用，具有传动简单、紧凑、工作可靠、牵引力大、寿命长、可弯曲的特点，能适应矿山对机械的特殊要求和恶劣的工作条件[1]。根据国内外专家学者的相关研究，现已获悉在刮板输送机实际工况中圆环链所承受的最大张力约为10 kN[2]。由矿用圆环链标准GBT12718—2001中的疲劳实验负荷数据可知，φ14 mm×50 mm型圆环链为满足实际生产所需最大张力的最小规格。

石岚等[3]建立了圆环链力学模型，分析了其表面应力，通过实验数据获得链环各部分尺寸中圆环链内宽对圆环链受力的影响。穆润青等[4]模拟了刨煤机圆环链在工作状态下受力的情况，分析了其受力与总的损伤和变形量。管长焦[5]针对刮板输送机卡链工况建立了刮板输送机非线性动力耦合模型，通过仿真得到了卡链工况下链条的最大动载与圆环链的受力状态。王淑平等[6]通过刮板输送机空载运行状态下圆环链张力波动实验，揭示了圆环链节距对链条波动的影响规律。由国内外研究可知，对于圆环链的受力分析已取得诸多成果，但较多研究均是从圆环链的整体阻力角度进行的，而在实际工作中，链环之间的阻力虽不是圆环链整体阻力的主体部分，但其作用因素不可忽略，同时较多研究人员均以大规格圆环链为对象进行分析，具有一定的局限性。故笔者在现有研究基础上，以φ14 mm×50 mm型圆环链为研究对象，分析刮板输送机在正常运行和有冲击载荷作用下中两链环接触处的摩擦力及由摩擦力所产生的能量损耗。

因为点P到△ABC三个顶点A、B、C的距离分别为a=3,b=4,c=6,所以asinα+csinγ>bsinβ、bsinβ+csinγ>asinα、asinα+bsinβ>csinγ恒成立.所以点P存在.

建立“指标规划、指标控制、指标落实”的分阶段指标管控机制，同时有效衔接城乡规划各个阶段，通过总体规划、控制性详细规划、修建性详细规划阶段与建筑设计阶段落实指标体系，使各项指标自上而下相互关联，并能在规划审批环节落实，最后通过标识评价（图10）。

1 数学模型

圆环链工作时处于张紧状态，即圆环链受拉伸作用，每两个链环相接触部位存在接触应力，在拉伸载荷的作用下圆环链会发生形变。根据接触力学理论，在两圆环链的接触过程中，当接触变形较小时，接触体处于完全弹性接触状态时才可以采用Hertz接触理论，但目前大多数研究均是基于Hertz理论进行分析。接触体最初的塑性变形出现在内部，塑性区域位于接触中心的正上方，而其他接触区域仍然处于弹性变形阶段。随着外部载荷增加，接触变形进一步增大，接触体的塑性变形区域逐渐扩大，处于接触区域的材料会发生屈服，此时，接触区域处于弹塑性变形阶段。对于接触区以外的区域由圣维南理论可知应力的影响不大[7]。

[13] 何柏岩, 孙阳辉, 李国平, 等. 矿用高强度圆环链的力学性能与强度分析[J]. 应用基础与工程科学学报, 2012, 20(5) :828-836.

  

图1 圆环链接触形式Fig. 1 Contact form of chain

由图1可见，链环间由于拉伸产生的接触属于点接触情况，在这种条件下接触中心点处于三向压应力状态[8]可表示为：

 

(1)

由于接触时受力状态较为复杂，故在计算链环之间的摩擦力时选取接触点的等效应力进行计算。采用第三强度理论对动态接触情况下的等效应力进行计算：

当地政府要积极转变职能，提升政府的服务意识和服务水平，借助政府力量，针对信息化手段的推广制定一系列政策、制度和扶持措施，树立农村居民的信息化经济管理意识，协调农业科技推广站和有关信息管理部门，长期深入居民中进行信息化手段跟踪和指导，从而实现信息化手段逐步在农村经济管理中全面实施。

(一)政府角度：政府的行政决策是建设智慧城市的“主导”因素和重要保证，因此政府首先要重视强化自身的决策行为。一方面要不断完善城市智慧化建设体系与公共服务体系，健全科学合理与人性化的城市智慧化服务管理制度与满意度测评制度，形成以智慧化城市为目标的城市综合决策机制，为智慧城市建设发展提供强有力的制度和政策保障；另一方面要提高行政服务和决策创新意识，为智慧城市建设发展提供优质的规划引导、公共服务和政策支持，积极引导公众参与，形成全国共同建设智慧城市的和谐氛围。

σeq=σ1-σ3=

 

(2)

 

(3)

式中：a、b——椭圆接触面的长、短半轴，mm，其大小与两接触面的材料和几何形状有关；

α,β——常系数，对于相连接的两个链环，查表可得α=β=1，故b=a，两圆环链的接触面为圆[9-10]；

μ——两个相接触链环的泊松比；

E——两个相接触链环的弹性模量，MPa；

链环半径和内宽负值的一半, mm；

Fz——接触载荷，N；

pmax——单位压力的最大值，MPa。

当两链环接触并压紧时，接触面是以接触点为中心向四周扩展的微小圆面[11]，位于xy平面上，a=b为接触圆的半径如图2所示。接触面所受的压力F沿z轴作用,坐标点O(0,0,0)是初始接触点，有最大的单位压力pmax。接触面上各点的应力大小与材料的变形量线性相关，满足胡克定律，故其余各点的单位压力p(x，y)是按椭圆球规律分布的[12]。

本文对近代青岛城市建设中的对景手法进行研究，其作为城市景观组织的主要手法对城市空间特色的形成起到了积极作用：

  

图2 接触面形状及应力分布Fig. 2 Contact surface shape and stress distribution

由图2可见，单位压力与接触面围成了椭球体，由此可建立长轴、短轴和单位压力之间的方程：

 

(4)

式中:p(x，y)——单位压力，MPa。

由此可求得最大压应力：

 

(5)

刮板输送机处于工作状态时是靠圆环链与链轮传动输送煤、矸石等物料，圆环链在传动过程中有平动和绕轮转动两种状态。链条在两链轮间处于平动状态时，链环间由于动载荷和冲击载荷产生动摩擦力，另外在有角度传动或转弯处也会有动摩擦产生。为研究链环间摩擦力的影响利用接触点的最大等效应力计算链环间的最大摩擦力。

分析图9中接触点13 023、11 822、12 559受力可知，模拟卡链的冲击载荷在0.05 s处施加，0～0.05 s内链环处于正常工况下所受的等效应力状态；0.05～0.35 s之间是冲击载荷作用的时间，最大等效应力为1 372.87 MPa大于链环材料的屈服强度，使接触面产生的塑性变形，由仿真过程读取最大变形面积A为2.63×10-5 m2，得到最大摩擦力为fmax=10 830.7N；0.35 s之后，由于材料发生塑性变形，所以链环间接触面积增大，且对于已发生屈服的材料来说接触面积要比所受的载荷对应力产生的影响大，故此时等效应力逐渐减小。

fmax=λAσeq,

(6)

式中：fmax——最大摩擦力，N；

A——接触面积,相接触的两链环接触面积A=πab=πa2，mm2；

λ——动摩擦系数，由于工作中有煤渣或物料夹杂在环间故取动摩擦系数为0.3。

  

图3 链环振动产生的动摩擦Fig. 3 Dynamic friction produced by chain vibration

2 有限元模型

2.1 网格划分

根据矿用圆环链标准GBT12718—2001，以φ14 mm×50 mm型号的圆环链为例，按1∶1的比例利用Pro/E进行三维建模，导入ANSYS/LS-DYNA中仿真分析，采用四面体进行网格划分，共生成74 477个单元，网格划分情况如图4所示。

  

图4 网格划分模型Fig. 4 Grid partition model

2.2 材料属性

选用一种经典的、与应变率无关的双线性随动材料模型(BKIN)，该模型采用两条线段表示材料弹性、塑性阶段的应力-应变特性，其中，两条线段的斜率分别对应弹性模量与切线模量，如图5所示。该模型所表征材料内部各向同性，与应变率无关，可考虑材料失效。定义该模型需要的模型参数有密度、弹性模量、泊松比、屈服强度以及切线模量。

  

图5 双线性随动材料模型Fig. 5 Bilinear servo material model

过大的应力和摩擦力作用极易使接触表面产生磨损和裂纹[22-25]，而反复的冲击和碰撞相当于阻尼振动过程，初始的冲击对链环伤害较大，后续的反复振动相当于疲劳作用，如果链传动的起动和卡链情况较多，会加剧链环的损伤。

那时实行大集体制，生产队按照家庭人口和挣得工分的多少，定期分给社员一些稻草、棉秆、松枝之类的东西用于做饭之用，但分配的那点柴草远远不能满足炊用的需要，家家都感觉到柴不够烧。棉秆、松枝还好烧一点，稻草一烧烟大灰多，做完一餐饭，是满面火灰，两眼通红。所以，弄柴就成了我们这些孩子上学之余的主要任务，逢放学或放假，村子中10多个中小学生就都扛着锄头、背上箢子、带上镰刀浩浩荡荡地到山上找柴，远山近坡能砍的都被我们砍光，能挖的都被我们挖完，山都变成了光秃秃的。

2.3 边界条件

链环在正常工况下运行时，只考虑循环载荷对链环间的摩擦力的影响。定义链环间面面接触，对链环施加30～60 kN的理想循环载荷[15]来模拟圆环链在正常运行时受到的载荷，在链环1的右侧弯臂处施加循环载荷F，其循环载荷波形如图6所示，利用ANSYS/LS-DYNA对链环间的等效应力进行仿真分析。

  

图6 循环载荷波形Fig. 6 Cyclic load wave

启动的瞬间，离电机最远的链环由于惯性的作用保持静止状态，而处于主动链轮啮入端的链环会突然运动对其之后的链环产生冲击。为模拟此状态假设链环3静止，即对链环1和链环3左侧弯臂处施加固定约束，在0.05 s时对链环1施加x轴方向的启动速度0.63 m/s，通过链环2带动链环3向x轴方向拉伸。

在卡链发生前，刮板输送机处于运行状态，假设链条处于受载状态，为了模拟受载卡链状态，先对链环施加30～70 kN的循环载荷，在0.05 s时对链环1施加x轴方向的速度0.63 m/s。

3 不同工况下的摩擦力

3.1 正常工况

刮板输送机在井下的工作环境较恶劣，圆环链需要承受湿热和复杂的受力环境，除了承受循环载荷作用的拉-拉疲劳外，还会受到接触应力、腐蚀、冲击载荷以及摩擦力。此处正常工况是指圆环链只承受循环载荷而不考虑其他因素影响的平稳运行状态[16]。

利用ANSYS/LS-DYNA软件对正常工况下链环间的等效应σe力进行仿真分析，得到如图7a所示应力云图。在受迫拉动链环2的接触面上取3个受力较大的接触网格分别为37 368、37 838 、37 885并用A～C表示，得到3个点所受到的等效应力曲线如图7b所示。

  

图7 循环载荷下的应力Fig. 7 Stress under cyclic loading

有图7b可知，在0.04 s之前两链环间可能有空隙并未完全接触，故应力为0 MPa；0.04 s时在循环载荷的作用下链环接触并发生碰撞产生冲击，此时产生的应力最大，约为1 148.35 MPa，但由于此时属于冲击载荷作用，所以最大应力并不能代表正常工况下的最大等效应力；0.04 ～0.11 s之间链环经历了7次碰撞后趋于稳态；0.11 s后的应力是正常工况下的等效应力，范围在400～700 MPa之间，得到最大等效应力值σmax为684.73 MPa。正常工况下最大等效应力值小于材料的屈服强度，根据仿真过程可以得到最大接触面积A=1.95×10-5 m2，由式(6)可得摩擦力的最大值fmax=4 004.6 N。

3.2 瞬间空载

刮板输送机的空载状态即表示没有煤岩碎块需要进行运输的状态，而在实际工作过程中，可能常需要启动和停机，启动和停机的瞬间会产生冲击载荷，且受载过程互逆。图8是对空载启动的瞬间进行仿真分析得到的等效应力云图和接触点应力曲线图。

同时，需要抓好“大政工”工作格局，健全完善好党群工作例会等制度，形成“党委统一领导、党政共同负责、党政工团齐抓共管，以专兼职政工干部队伍为骨干、以员工群众广泛参与为特色的大政工格局”，做到党群各路工作目标同向、责任共担、资源互补、力量相合，增强整体工作效能。做好政工人才保障，牢固树立政工干部是企业人才的理念，按照稳定队伍、优化结构、提高素质的要求，通过畅通人才引进渠道，建立轮训、轮岗、交流等制度，为思想政治工作人才的脱颖而出创造条件，促进政工干部更好更快成长成才。坚持思想政治工作与业务工作相结合，既要从运行机制上解决问题，也要努力探索思想政治工作“融入中心、深入人心”的具体实践路径。

在等效应力云图中取3个应力较大的接触点16 225、5 614、9 219生成等效应力曲线如图8 b。由图8b可见,链环初始启动的瞬间是链环反复碰撞又离开之后达到一个接近平衡状态的过程[17]。在0.05 s之前链环处于静止状态，故没有应力产生；在0.05 s时对链环的自由端施加启动速度0.63 m/s，到0.16 s时仍没有应力表明两环间没有接触，0.16 ～0.37 s间为启动冲击载荷作用下的等效应力，由于启动速度较小所以短时间内应力增大的较缓慢，大致经过6次碰撞后趋于稳态。最大等效应力值为σmax=1 101.32 MPa对比正常工况下的最大等效应力可知，以0.63 m/s的速度空载启动时应力远大于正常工况下的应力且小于材料的屈服强度。根据仿真过程可以得到最大接触面积A=1.06×10-5m2，由图8中的最大应力值可计算出最大摩擦力fmax为3 498.5 N。

  

图8 空载启动的瞬时应力Fig. 8 Unloaded starting stress

3.3 卡链工况

圆环链在运行过程中，由于可能会出现溜槽对口错位挂住刮板或链环，或者刚性物件、煤、矸石卡在溜槽和输送机槽帮或机旁的其它固定物上[18-19]，而造成卡链的产生，此时会导致圆环链受到很大的冲击载荷，甚至直接导致其断裂。为减少卡链工况的发生，将刮板输送机配置了摩擦限矩器或液力耦合器，通过设定其扭矩的裕度保证刮板输送机有一定的过载承受能力，以防止电机烧毁[20-21]。受载卡链工况的等效应力如图9所示。

  

图9 卡链时的等效应力Fig. 9 Equivalent stress in chain blocked

图3是在圆环链受到振动或者冲击时，相接触的立环和平环发生相对转动，假定链环A无运动，链环B在xy平面上绕z轴旋转角度φ产生动摩擦。摩擦力为：

23MnNiMoCr54合金[13-14] 密度为7.84×10-6 kg/mm3,弹性模量210 GPa，泊松比0.3，屈服强度1 166 MPa，切线模量2 444 MPa。

安化集团公司将以此次表彰为契机，认真学习借鉴全国设备管理优秀单位先进经验，不断夯实设备管理基础，规范设备管理流程，积极推广应用先进的设备监测技术和装备，提升设备管理水平，为公司更好更快发展奠定坚实基础。

4 环间摩擦耗能

在煤岩开采过程中，链环间的阻力作用必然会使刮板输送机产生能量损耗，前述内容已通过有限元方法分析了刮板输送机不同状态下的链环阻力变化规律。为进一步研究摩擦力作用损耗的能量，通过张力测试实验对刮板输送机链环间摩擦力耗能进行分析。实验采用平环进行受力测试，将平环两直臂的中间部位铣平，用于安装焊接式应变计并做保护处理，使刮板与链环准确啮合；对刮板进行开槽用于仪器的安装和布线，数据接收装置及电源放置在刮板左右两侧的空腔内，具体安装示意如图10所示。

  

图10 仪器安装示意Fig. 10 Instrument installation

将焊接式应变计的导线通过走线槽及穿孔与刮板右端的接收装置连接，连接好线路后安装刮板，整个系统开启后利用应变采集模块采集并存储数据，通过无线传输的方式，将数据传输至无线网关，与其他被测量一起显示在显示屏上。系统停止运行后可将无线应变采集模块中存储的数据导出，并进行分析。

实验利用链环应变与载荷的二次拟合关系为:

 

(7)

式中：ε1——实际测试微应变，10-6；

F1——应变对应载荷值，kN。

CHEN Yao-wu, ZHOU Qing, MENG Jun, ZENG Zhi, YANG Bo, WANG Yuan, SHU Chang, ZHU Yun-hai

抽取市售豆奶饮料30批次，配料表明示均以大豆为主要原料。取豆奶饮料40 mL置于50 mL离心管中，10000 r/min离心5 min，弃上清，取沉淀80 mg于2mL离心管中，按照试剂盒说明书操作提取基因组DNA。若单次离心沉淀较少，再次取样，重复离心1～2次。以提取的DNA为模板，分别进行RT-PCR和ddPCR反应，检测CaMV35s、NOS、Lectin基因。

  

图11 一个循环周期的应变Fig. 11 Cyclic strain curve

 

表1 特殊点的应变和张力检测值

 

Table 1 Strain and tension detection value of special points

  

点号ε/10-6张力/kN11997219．7521441112．7331489121．9942169232．9751458115．1061487124．6871880210．76

可由刮板输送机平直段阻力计算公式得到刮板与溜槽间的摩擦力计算公式：

目前，南通公、铁、水、空呈现全面发展趋势。公路方面，初步形成了“七横九纵”公路干线运输网络布局。铁路方面，随着沪通铁路的开建和江苏沿海城际轨道交通网建设的推进，铁路网络亦将获得飞跃式的发展。水路方面，南通位于长江入海口，有良好的内河航线基础和海运航线基础，现与世界上将近200个港口通航。“十三五”期间，长江12.5米深水航道将全线贯通。这将进一步提升南通港联运能力。空运方面，随着兴东机场融入上海国际航空枢纽，空运辐射能力将会得到进一步提升，线路基础趋于成熟。

Ff=vq0L·cos θ,

(8)

式中:ν——刮板与溜槽间的动摩擦系数：

为使φ14 mm×50 mm型链环间阻力做功所产生的能量损耗比例放大，提取出刮板输送机在正常空载运行工况下，一个循环周期内的应变曲线如图11所示。由图11可以得到几点特殊位置处应变与张力的对应数值，如表1所示。点1、4、7是刮板链绕过链轮产生的瞬间应变最大值；点2为链环传感器在机头部下端啮出点位置测得的应变，张力为112.73 kN；点3为链环从机尾恰巧啮入时测得实验值，张力为121.99 kN，得到刮板链在下端运行时张力的差值为9.26 kN。已知链条张力是刮板输送机运行中克服阻力产生的，因此，通过对张力的计算可以得到刮板输送机运行某个阶段受到的阻力，由此得知刮板链从离开机头链轮到啮入机尾链轮的过程中受到的阻力为9.26 kN。在从点2到点3的运行过程中，刮板链受到的阻力为刮板与链环的摩擦力，刮板与溜槽的摩擦力以及链环间的摩擦力，由于刮板与链环间的紧固连接致使其几乎不产生动摩擦，故刮板与链环间摩擦力可忽略。

q0——刮板链单位长度的质量，取25.2 kg/m；

L——刮板输送机工作长度，实验中工作长度为70 m；

g——重力加速度，取10 N/kg；

θ——刮板输送机传送倾角，(°)。

F2L-vq0L2g·cos θ=Eh,

(9)

式中：Fz——总阻力，N；

Ez——总阻力耗能，Ez=FzL，J；

Eh——链环间摩擦耗能，J。

在刮板输送机空载运行中能量的损耗主要体现在阻力做功。由实验得到刮板链从机头下端运行到机尾下端的总阻力，计算得到总阻力耗能为648 200 J，又由式(8)得到刮板与溜槽间的阻力，则由式(9)可知，链环间摩擦力所耗的能量，计算得到结果为154 280 J，约占总阻力耗能的23.8%。

5 结 论

(1)利用仿真软件对不同工况下的φ14 mm×50 mm型圆环链链环间摩擦力进行分析，可知在正常工况下运行时的最大摩擦力为4 004.6 N，空载启动阶段的最大摩擦力为3 498.5 N，发生卡链工况时的最大摩擦力为10 830.7 N。通过对比循环载荷与链环摩擦力的变化规律，可知链环间的摩擦力大小随载荷增大而增加。同时圆环链受到冲击载荷时对链环间摩擦力的影响非常大，通过对比三种工况可知卡链状态下的摩擦力最大，约是正常工作状态下的2.7倍。

(2)通过对刮板链张力测试实验结果的分析，得到空载运行状态下φ14 mm×50 mm型链环间因为摩擦损耗的能量约占总阻力损耗能量的23.8%。可见对于长距离传送装置，链环间摩擦力对能耗的影响较大，不可忽略。因此，研究链环间的摩擦力对提高电动机的工作效率，降低能耗具有重要的参考价值。

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随州市经济发展稳速，面对经济新常态下增速换挡、风险防范等多重压力，在2017年，全市实现生产总值(GDP)935.72亿元，按可比价格计算，同比增长6.8%。其中，第一产业实现增加值150.99亿元，增长3.7%;第二产业实现增加值437.3亿元，增长6%;第三产业实现增加值347.43亿元，增长9.2%。三次产业比重由2016年的16.5∶46.8∶36.7调整为16.1∶46.8∶37.1，服务业占GDP比重比上年提高0.4个百分点。

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