[01681485]低阻力橡胶输送带研发及输送机节能运行关键技术

“低阻力橡胶输送带研发及输送机节能运行关键技术”项目属于散料输送领域，针对习近平总书记提出的“绿水青山就是金山银山”的发展理念、人类生活对和谐型生态环境的需求，以及中国大型带式输送机的节能环保需求，重点开展输送带阻尼能耗机理、低阻力橡胶输送带研发和输送机高效节能运行控制等方面的理论、关键技术的研究工作，主要内容包括： 针对输送带橡胶基体与钢丝绳间界面撕裂和接头抽丝问题，构建了钢丝绳细观三维几何模型，研究了动态加载条件下钢丝绳与橡胶基体间界面剪滞力变化规律和剪滞能耗变化规律，对钢丝绳的结构参数及其与橡胶基体间的界面粘结参数进行优化，研发了高强度橡胶输送带和无接头式橡胶输送带，使输送带的寿命提高了12％以上。 针对输送带运行能耗大问题，发明研制了国内首套变温条件下输送带阻力能耗测试方法与装置，指导了输送带骨架结构和参数设计，研制了HHE系列低阻力橡胶输送带产品，运行阻力系数比同类产品低18％以上。针对输送带覆盖层橡胶耐磨性差问题，研究了层状硅酸盐/橡胶纳米复合材料的动态机械性能、结合胶含量、自由体积大小和浓度、磨耗量以及磨耗表面变化规律，发明了高耐磨橡胶层状硅酸盐纳米复合输送带覆盖橡胶及其制备方法，使输送带的磨耗量降低30％。 针对钢丝绳橡胶输送带能量损耗因子时变性问题，首次提出并构建了橡胶输送带过渡态与稳定态的本构模型，获得了两态间的转变判据，首次构建了橡胶输送带动力学参数辨识模型，揭示了动力学参数变化规律，首次建立了带式输送机沿线拉伸能耗模型，提出了输送带动态张力控制策略并编制控制软件系统，实现了输送机拉伸能耗的节约控制。 针对大型输送机运量与驱动功率不匹配而导致的效率低、能耗大的问题，建立多滚筒异步电动机联合驱动的控制系统数学模型，采用直接转矩控制方法进行了电动机的转矩控制，实现电动机的功率平衡，编制了输送机多电机功率平衡控制软件系统和节能运行控制系统，实现了大型带式输送机节能运行的控制目的。 上述研究成果总体技术达到了国内先进水平，获发明专利14项，软件著作权3项，发表学术论文31篇，出版专著1部，参与制定行业标准4项。 应用推广及效益情况： 项目突破了输送带阻尼能耗机理、运行阻力测试、节能运行控制等方面的理论和关键技术，全面支撑了低阻力橡胶输送带的研发和带式输送机的节能运行控制，通过在青岛华夏橡胶工业有限公司、兖州煤业股份有限公司、山东唐口煤业有限公司等单位的推广应用，近三年产生直接经济效益3.827亿元，节约电费0.18亿元，节约维修费用0.148亿元，预计2021年产值1.5～2亿元，节约电费0.075亿元。