外文文献.pdf

O p t i m i z a t i o nA n a l y s i so fS c r a p e rS p a c i n go fS c r a p e rC o n v e y e r M a oJ u n ，L iW e i k a n g ，L iJ i a n g a n g L i a o n i n gT e c h n i c a lU n i v e r s i t y ，C o l l e g eo fM e c h a n i c a lE n g i n e e r i n g ，1 2 3 0 0 0 ，Z h e n y a n g ，P R C h i n a E - m a i l ：1 w k 0 8 4 8 s i n a c o r n A b s t r a c t T h es i z e o fs c r a p e rs p a c i n ga f f e c t st h e e f f i c i e n c yo ft h es c r a p e rc o n v e y e rt r a n s p o r t a t i o n T h e r e f o r e ，i ti S n e c e s s a r yt od e t e r m i n et h es c r a p e r s p a c i n gr e a s o n a b l y I nt h i s p a p e r ， ar a t h e r c o m p r e h e n s i v ee q u a t i o no fs c r a p e rt h r u s t i n gf o r c ei s o b t a i n e db yt h ea n a l y s i so ft h ep r o c e s su n d e rs t r e s s w h e nt h es c r a p e rm o v e st h em a t e r i a l i nt h el o a ds i d e o ft h es c r a p e rc o n v e y e ra n dt h ec o n s i d e r a t i o no ft h e f r i c t i o nf o r c et h a tb o t hs i d e s o ft h em a t e r i a l t r i a n g u l a rp r i s mb o d y i nt h e s c r a p e r g e t A f t e r w a r d s ，t h ef o r m u l at h a td e s c r i b e st h es c r a p e r s p a c i n gi Sd e d u c e da n dt h ef a c t o r sw h i c ha f f e c tt h e s c r a p e rs p a c i n ga r ea n a l y z e d A n dt h er e l a t i o n s h i p s b e t w e e nt h es c r a p e rs p a c i n ga n db o t ht h es c r a p e r c h a i na n dm a t e r i a lm o v e m e n tr e s i s t a n c ei nt h el o a d s i d ea n dt h ec h a i nm o v e m e n tr e s i s t a n c ei nt h en o n - l o a ds i d eo ft h es c r a p e rc o n v e y e ra r ea n a l y z e d T h e n t h eo p t i m i z a t i o no fs c r a p e rs p a c i n gi sf u l f i l l e dw h i c h m i n i m i z e st h er e s i s t a n c eo fo p e r a t i o n K e y w o r d s S c r a p e rs p a c i n g ；L o a ds i d e ；T r i a n g u l a r p r i s mb o d y 1I n t r o d u c t i o n T h es c r a p e rc o n v e y e ri st h ek e ye q u i p m e n to ft h e f u l lm e c h a n i z a t i o n w o r k i n gs u r f a c e D u et ot h e d e v e l o p m e n t o ft h e e q u i p m e n t m a n u f a c t u r e t e c h n o l o g y ，t h ew o r k i n gs u r f a c es c r a p e rc o n v e y e ri s 一1 4 6 一 C r e q u i r e d t oh a v eh i g he f f i c i e n c y o u t p u t ，h i g h t r a n s p o r tc a p a c i t y ，l o n g e rt r a n s p o r t a t i o nd i s t a n c e ， a n dh i g h e rr e l i a b i l i t y B u tt h es c r a p e rs p a c i n gc a n a f f e c tt h ee f f i c i e n c yo fe n t i r et r a n s p o r t a t i o np r o c e s s S i n c et h es c r a p e rc o n v e y e rm o v e m e n t w o r k i n g c o n d i t i o ni Sb a d ，i fs c r a p e rs p a c i n gi So v e r s i z e d 。t h e c h a i nl i n ks t r e t c h i n gm a yc a u s et h ec e n t e rc h a i nl i n k i nt h es t r a k et os t r e t c ha n dt Os k i d ，w h i c hl c a d st o t h es t r e t c h i n go ft h en e x ts c r a p e ra n dt h eu n l o a d i n g c o a lb o a r dt oh a v et h e b r o k e nd o w n T h e r e f o r e ， c h a i n s t o p p e d ，o r e v e n t od e t e r m i n ear e a s o n a b l e s c r a p e rs p a c i n g1 Si m p o r t a n tu n d e rt h ec o n s i d e r a t i o n o fi m p r o v i n gt h et r a n s p o r t a t i o ne f f i c i e n c ya n dt h e p r e v e n t i o no fo c c u r r i n ga c c i d e n to fc h a i nb r o k e n T h ef o r m e rr e s e a r c ho nt h es c r a p e rs p a c i n gl a c k st h e s y s t e m a t i c a la n dt h e o r e t i c a la n a l y s i s M a n yf a c t o r s a r en e g l e c t e dd u r i n gt h ed e d u c t i o no ft h es c r a p e r s p a c i n ge q u a t i o n ，e s p e c i a l l yt h ep r o c e s so fc o n v e y e r s c r a p e rp u s h i n gt h em a t e r i a l T h ei n f l u e n c eo ft h e f r i c t i o nf o r c eb o r n eb yt h em a t e r i a lt r i a n g u l a rp r i s m b o d yb e t w e e nb o t ht h es c r a p e rs i d e si Ss i g n i f i c a n t a n dc a nn o tb en e g l e c t e d D u et Ot h i s f a c t o r ，t h e s t r e s sa n a l y s i so fp u s h i n gt h em a t e r i a lt ot h es c r a p e r i Sc a r r i e do u ta g a i n U n d e rt h ec o n d i t i o nt h a tt h e m a t e r i a lb e t w e e nt W Os c r a p e r si Ss t a b l e ，t h es c r a p e r s p a c i n gf o r m u l a o ft h em a x i m u mv a l u eo ft h e s c r a p e rs p a c i n gi So b t a i n e d A n da f t e r w a r d s 。t h e i n f l u e n c ef a c t o ri sa n a l y z e d ，a n ds c r a p e rs p a c i n gi s F i g 1 F r e eb o d ys c h e m a t i cd i a g r a mo ft r i a n g u l a rp r i s mb o d y o p t i m i z e d 2S t r e s sa n a l y s i so ft h es c r a p e rp u s h i n g t h em a t e r i a l O nt h es c r a p e rc o n v e y e r I o a dc a r r y m gs i d e ， c o n v e y e rs c r a p e rm o v e s ，p u s h i n gm a t e r i a l t om o v e ， t h u sr e a l i z i n gm a t e r i a ld e l i v e r y F r i c t i o nf o r c e se x i s t b e t w e e nt h em a t e r i a l St r i a n g u l a rp r i s mb o d ya n d t h es c r a p e ro ni t ss i d e s I nt h es t r e s sa n a l y s i sd i a g r a mt h a ts h o w st h es c r a p e r b u r i e di nt h em a t e r i a lp u s h e st h em a t e r i a lt om o v e ， hr e p r e s e n t st h es c r a p e rh e i g h t ，Fs t a n d sf o r t h e t h r u s t 。a n das t a n d sf o rt h ec o n v e y e rl o n g i t u d i n a l a r r a n g e m e n ti n c l i n a t i o na n g l e A c c o r d i n gt o b u l k m a c h a n i c sp r i n c i p l e ，w h e nt h e t h r u s tf o r c e s o f p u s h i n gb o a r dA Bs u r p a s st h em a r g i n a lv a l u e ，t h e t h e o r e t i c a lb a l a n c eo fb u l km a t e r i a li nf r o n to ft h e p u s h i n gb o a r dw i l l b ed e s t r o y e d T h e n ，r e l a t i v e s k i dw i l lO C C U ri n s i d et h em a t e r i a l ，t r i a n g u l a rp r i s m b o d yA B Cw i l l b ep u s h e df o r w a r da saw h o l e ， t r i a n g u l a rp r i s mb o d yA C D w i l ls l i pa l o n gl i n eA C ， l i n eC Da n dl i n eA D ，a n dt r i a n g u l a rp r i s mb o d y A C Dw i l lb ei n c r e a s i n g l ye l e v a t e di nt h ep r o c e s sO f s l i p p i n g ，t h u sp r o d u c i n gan e ws t a b l es t a t e 0 1 a n d 0 2a r ea n g l e so ff r i c t i o nt h a tc a nm a i n t a i nt h eb a l a n c e o fb u l km a t e r i a l N e x tw ew i l ls t u d y t h e r e l a t i o n s h i pb e t w e e n0 1 ，0 2 a n dF S u p p o s et h e w i d t ho ft h es c r a p e rA Bi SB ，s c h e m a t i cd i a g r a m s f o rt r i a n g u l a rp r i s mb o d yA B Ca n dA C D a r ed r a w n r e s p e c t i v e l y ， e a c ha r r i ss u r f a c eb e a r sp o s i t i v e p r e s s u r eNa n dt h ef r i c t i o nf o r c eN 。( c o r r e s p o n d i n g s i g n sa r es h o w ni nF i g 1 ) B e c a u s et h ew o r k i n gl i n e o ff r i c t i o nf o r c eo nt h ef o u rt r i a n g l es u r f a c eA D C ， A 7 D 7 C 7 ，A B Ca n dA 7B 7C 7 p a r a l l e l w i t ht h a to f t h r u s tf o r c eFa n dp o s i t i v ep r e s s u r eo ne a c ha r r i f i s u r f a c ei nZa x i sd i r e c t i o np a r a l l e lw i t he a c ho t h e r ， w ed r a wd i a g r a mO ft r i a n g u l a rp r i s mb o d ya s i n F i g 2 F i g 2 F r e eb o d yd i a g r a mo ft r i a n g u l a rp r i s mb o d y F r o mf o r c eb a l a n c eo ft r i a n g u l a rp r i s mb o d yA C D w i t ht h el e n g t ho fB ，w ed e d u c e F 2 c o s ( 岛- - a + t h ) + F 1c o s ( 岛一a + 1 0 1 )1 一F 4c o s ( 1 D l 一口) + F 柚s i m + 可1 伽2 ( c o t O , + c o t O z ) B gI F 2 s i n ( 0 1 一a + I D l ) 一F 1s i n ( 0 2 + a + 1 0 1 ) F 4s i n ( I D l 一口) + c o 驰 J F r o mf o r c eb a l a n c eo ft r i a n g u l a rp r i s mb o d yA B C w i t ht h el e n g t ho fB ，w ed e d u c e ： F s i n a + F s c o s ( a + I 。2 ) 一F 2 c o s ( 0 , 一a + 1 0 1 ) 、 + F A ，B ，s i m + 虿1y 2 B g c 。氓l ( 2 ) F c o s a - - F 3s i n ( a + p z ) 一F A ，B ，C O S a + F 柚s i n ( 0 1 + l D l - - 4 )J F i Br e p r e s e n t st h et o t a l f r i c t i o n f o r c eo ft h et W O s u r f a c e so ft r i a n g u l a rp r i s mb o d y ，a n dF 柚一N A + N B u B I ft h eh e i g h to fm a t e r i a li st h es a m e ，N A 2 N B N A N 。一加众。d A 一急慧丢m 2 一了1 J d A D C 3 ，L V o u l ou 兰：兰 至11 1 二夏I ! z 坠! 兰! ! 竺 ( 3 ) C U 鲰 I nt h i sf o r m u l a ，yr e f e r st od e n s i t yo fb u l km a t e r i a l ， k g m s ；A 。= t a nf 4 5 。- - 虿1l D l ) r e f e r s t 。l a t e r a l c o e f f i c i e n to fb u l km a t e r i a l ；gr e f e r st oa c c e l e r a t i o n o fg r a v i t y ，9 8 1 m s 2 ；I D l a r c t a n 触，。r e f e r st o f r i c t i o nc o e f f i c i e n ti nm a t e r i a l s ；f D l 一a r c t a n p 。，。 r e f e r st of r i c t i o nc o e f f i c i e n tb e t w e e nc o a la n ds t e e l ； 卢A p 口 B 一廿 T h ef o l l o w i n ga n a l y s i si st h es a m ew i t ha b o v e R 三磁群器i 麓嚣气4 ，一N A ，( 纵+ 卢B ) = NA ，( 如+ 如) = N A ，( t a r g h + t a n l 0 2 ) 蜥一N F 一笔警一m L 百1 3 一y c A 。4 9 叫h - z 1H h 一丢 2 c 。蛾 ( 5 ) R w 一急彗 丢m 一吉 2 c 。氓c t a m + t a 嘞， ( 6 ) 一堂C O S af 土2H 一土3 2 H = 一l H n 一一n 1 A B “I ( c o t 0 1 + c o 也) ( t a n l D l + t 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nc a nd e d u c e ： F M ( 岛，岛) E P 5 N ( 岛) + P 6 M ) q M ) N ( 0 2 ) + N ( 良) M ( 0 2 ) F 一! 堡垦二堡垒! 里亟! 二墨! 垒型塑! 二垦丝鱼! ! A B A B ， ( 2 1 ) d e d u c e d r r 。m ：萋三； c a n d e d u c et h eV a u e 。r 研， S u p p o s et h a tt h es c r a p e rs p a c i n gi sL ，t oe n s u r et h e s t a b i l i t yo fm a t e r i a lb e t w e e nt h et W Os c r a p e r s ，t h e t h r u s tf o r c eo ft h es c r a p e rs h o u l db em a i n t a i n e d l o w e rt h a nF ( 甜，劈) ，S o ： F ，一增L B H ( 2 c 。鳅+ s i m ) + ( 卢。+ 卢。) 掣 , l a c o s a F ( 甜，彰) i fH 一 0 ，D e f i n eH 一 一0 ， f r g B E H ( 2c o s a + s i n a ) + L m x F ( 甜，露( # 1 + 2 ( H 。- - 。h ) 2 A 。融 ) ( 2 2 ) A c c o r d i n gt ot h ea b o v ef o r m u l a ，L e t Sa n a l y z et h e r e l a t i o n s h i pb e t w e e n 口，ha n dH F r o mF i g 3 ，w h e nhi s0 1 1 4 ma n do t h e r p a r a m e t e r sr e m a i nu n c h a n g e d ，w i t ht h ea c c r e t i o no f H ，L 。t e n d st oh o r i z o n t a l W h e nai s0 。，L 。一 I m ；w h e n 口i s5 。，L 一一0 7 m ；w h e nai s1 5 。，L 。 = 3 4 m F r o mF i g 4 ，w h e nai s0 。，a n do t h e rp a r a m e t e r s r e m a i nu n c h a n g e d ，w i t ht h e a c c r e t i o no fH ，L m 。 t e n d st oh o r i z o n t a l W h e nhi s0 1 1 4 m ，L 。= 1 m ； w h e nhi s0 0 9 0 ，L 。；一0 8 m ；w h e nhi s0 1 5 0 ， L 。一1 3 m 善 蒿 三 H ( r n ) F i g 4 V a r i a t i o no fL w i t ht h a to faa n dH 3 A n a l y s i sa n dc a l c u l a t i o no fc h a i n o p e r a t i o nr e s i s t a n c eo nl o a d e da n d n o n - l o a d e ds i d e A n a l y s i s c h a i na n d c o n d i t i o n ) r e s i s t a n c e m o v eI n t 0 a n dC a l c u l a t i o n m a i n l yc o v e r ：s c r a p e r m a t e r i a l sm o v i n g ( u n d e rt h en o n - s t a b l e r e s i s t a n c eo nl o a d e ds i d e ，c h a i nm o v i n g ( c o n s i d e r i n gt h ec o n d i t i o no fm a t e r i a l s n o n - l o a d e ds t r a k e ) o nn o n - l o a d e ds i d e 3 1C h a i nm o v i n gr e s i s t a n c eo nl o a d e ds i d eu n d e r n o n - s t a b l ec o n d i t i o n T h ec o n d i t i o nu n d e rw h i c ht h es t a b i l i t yo fm a t e r i a l i sm a i n t a i n e da n dt h em a t e r i a lc a nr u nw i t hs c r a p e r c h a i na tt h es a m ep a c ei s ：F 。F ( 甜，露) I fF 、眦。 、L，J 一F ( 甜，劈) ，t h et W Ow i l lb ea tt h ec r i t i c a ls t a t e I f k F ( 甜，钐) ，t h em a t e r i a l sc a nn o tr u nw i t h t h es c r a p e rc h a i na tt h es a m ep a c ea n dt h es c r a p e r w i l lr u nt h r o u g ht h em a t e r i a l s A tt h i ss t a g e ，t h e r e s i s t a n c eb o r n eb yt h es c r a p e ri s ：F = F m ，一 F ( 良，笼、) U n d e rn o n - s t a b l ew o r k i n gc o n d i t i o n ， w ec a nc a l c u l a t et h em o v i n gr e s i s t a n c eo nl o a d e d s i d ea tu n i tl e n g t h ： A ts t a b l er u n n i n gs t a t e ： w 一( q r + q w ) g ( p o c o s f l + s i n f l ) q 彬。+ 吼。+ 九( 触+ 触) 7 ( H 一 ) 2 胁一 q L 十q w ( 2 3 ) I nt h ea b o v ee q u a t i o n ：Ws t a n d s f o rm o v i n g r e s i s t a n c ea tu n i tl e n g t h N ；q L 、q s t a n d sf o rt h e w e i g h to fs c r a p e rm a s sa tu n i tl e n g t ha n dm a t e r i a l s m a s s ，k g m 胁s t a n d sf o rq u a n t u m f r i c t i o n c o e f f i c i e n t ps t a n d s f o r c o n v e y e ra n g e l w i t hu p m o v i n gp o s i t i v ea n dd o w nm o v i n gn e g a t i v e 卢。、卢。、 如s t a n df o rf r i c t i o nc o e f f i c i e n to fs t e e la g a i n s ts t e e l ， c o a la g a i n s ts t e e la n dc o a la g a i n s tc o a lr e s p e c t i v e l y y s t a n d sf o rd e n s i t yo fb u l km a t e r i a l s - - k g m 3 A 。 s t a n d sf o rs i d es t r e s sc o e f f i c i e n t m a t e r i a lh e i g h t h U n d e rn o n - s t a b l e s t a n d sf o rs c r a p e r c o n d i t i o n ： Hs t a n d sf o r h e i g h t w = 云1 F ( 甜，劈) + g q L ( , u ：c o s a - k - s i 胁) + 皇：! ! 型二垒! ；：鲨! 丝丝!( 2 4 ) 十工一。矾 I nt h ea b o v ee q u a t i o n L ls t a n d sf o rs c r a p e rs p a c e ， B bs t a n d sf o ru p s i d e ( o rd o w n s i d e ) a r e ao ft h e s c r a p e r ，m 2 ；Bs t a n d sf o rs c r a p e rl e n g t h ，m ；bs t a n d s f o rs c r a p e rw i d t h ，m O t h e rs y m b o l sa r et h es a m ea s t h o s eo ft h ep r e v i o u sp a r t s 3 2 C h a i no p e r a t i o nr e s i s t a n c eo nl o a d e ds i d e I ft h e r ei Sn om a t e r i a Ii nt h es t r a k eo nn o n - l o a d e d s i d e ，i t Ss i m p l et oc a l c u l a t ei t sr e s i s t a n c e T h a ti s ， W g q c ( 岸。c o s a + s i n a ) B u td u r i n gt h em o v i n g p r o c e s so ft h es c r a p e rc h a i n ，t h em a t e r i a li s o f t e n c a r r i e di n t ot h er e t u r ns i d e E s p e c i a l l y ，b e c a u s et h e c h a i no nt h er e t u r ns i d em o v e si nc l o s e d s t r a k e t r u n k ，t h es i d e - u n l o a ds c r a p e rc o n v e y e rm a ym o v e i nt w ow a y s ，a ss h o w ni nF i g 5 I nF i g 5 ( a ) ，m i d d l eb o a r di sn o tp r e s s e db y m a t e r i a l s ，a n di Dt h i sc o n d i t i o nWi S ： M i d d l ep l a t e B o t t e mp l a t e ( a ) B o l t e mp l a t e ( b ) F i g 5W o r k i n gc o n d i t i o nw i t hm a t e r i a li nr e t u r ns i d e m a t e r i a lw e i g h ta tu n i tl e n g t h - - k g m F i g 6 P r e s s u r ed i s t r i b u t i n gs c h e m a t i c d r a w i n gf o rm a t e r v i a l s F i g 5 ( b ) s h o w st h es t a t et h a tm i d d l eb o a r di s p r e s s e db ym a t e r i a l s S t r e s sd i s t r i b u t i o ni ss h o w ni n F i g 6 A c c o r d i n g t ob u l km e c h a n i c st h e o r y ， s u p p o s ee v e r ys t r a k e Sw e i g h ti sP 1 ，k ga n du n i t w e i g h to ft h ec h a i ni sP 2 ，k g m ；t h e n F i g 7W o r k i n gr e s i s t a n c ep e r m e t e ro nt h es c r a p e rc o v e y o r w = ( 鲁+ P ：) 即。+ 击等c e a l L t - - 1 ，B 7 c 2 s ， S u p p o s e 触= 0 8 4 ，t h e nA 。一0 2 1 7 ；户。一0 3 ，p 。 = 0 4 3 2 F i g 7d e m o n s t r a t e s t W O r e l a t i o n s h i p c u r v e so fs c r a p e rc h a i no p e r a t i o nr e s i s t a n c ea n d s c r a p e rs p a c e F r o mF i g 7 ，w ec a ns e et h a tw h e n L I lm ，t h eo p e r a t i o n r e s i s t a n c e c h a n g e s d r a m a t i c a l l y A n dw h e nt h eo p e r a t i o nr e s i s t a n c e b e c o m e sb i g g e r ，t h ew h o l et r a n s m i s s i o ne f f i c i e n c y b e c o m e sl o w e ra c c o r d i n g l y S ow h e nt h eo p e r a t i o n r e s i s t a n c ei Sm i n i m u m ，n a m e l yw h e nL ，lm ， o p e r a t i o nr e s i s t a n c ea tu n i tl e n g t hi s t h el e a s ta n d e f f i c i e n c yi st h eh i g h e s t T h i si so p t i m i z e ds c r a p e r s p a c e w 2 9 q L ( 肚c 。印一s i 唧+ 献触唧一s ( 9 ) 4 C o n c l u s i 。n s I nt h ee q u a t i o n ，口s t a n d sf o rt h ec o n v e r t e d ( 1 ) W eh a v ea n a l y z e dt h es t r e s sp r o c e s si nw h i c h 一1 4 9 一 、L，J N ) R 馥靶刿 t h e l o a d - s i d es c r a p e ro ft h es c r a p e rc o n v e y e rp u s h e s t h em a t e r i a lt om o v e ，t a k i n gi n t oc o n s i d e r a t i o nt h e f r i c t i o nf o r c ew h i c hi Sb o r n eo nt w os i d e so ft h e b l o c k ，o b t a i n e dam o r e c o m p r e h e n s i v es c r a p e r t h r u s tf o r c ee q u a t i o n ，a n dd e d u c e daf o r m u l af o rt h e m a x i m u ms c r a p e rs p a c i n g ； ( 2 ) W eh a v e a n a l y z e dt h ea l t e r i n gt e n d e n c yo f s c r a p e rs p a c i n g ，t a k i n ga c c o u n to ft h ei n f l u e n c eo f t h ec o n v e y e rl o n g i t u d i n a la r r a n g e m e n ti n c l i n a t i o n a n g l e ，t h es c r a p e rh e i g h ta n dt h em a t e r i a lh e i g h t W h e n 口一O o ，L 。一l m ；w h e nh = 0 1 1 4 m ，L 。；一 l m ； ( 3 ) U n d e rn o n - s t a b l ew o r k i n gc o n d i t i o n sw h e r et