2 接触参数的实验确定
在本节中,我们将提出一种方法,用于识别接触刚度以及皮带轮和V形带肋皮带之间的摩擦系数。将确定一个接触带(包括五个肋和一个K肋部分)的接触参数,见图1。
图1 传送带片段(5KP)
2.1 确定接触刚度
罚函数接触模型用来来计算皮带与皮带轮之间的正接触力。但由于皮带与皮带轮之间主要是静摩擦(除了当带进入皮带轮时),正接触力的值几乎是独立于刚度系数的值。虽然它确实对皮带与皮带轮之间的变形量有影响。从文献中可知皮带在带轮槽的径向变形会影响角速度损失。因此,为了精确地预测角速度损失确定接触皮带轮和驱动器之间的刚度是必须的。
在一般情况下,正接触力包括弹性和损耗的成分。弹性分量F作用在渗透上,这在一般情况下是产生机构的变形。耗散分量F通常是作用于正常的接触速度。在正常的接触方向的力可以写成:
(1)
其中gN是渗透量,ġN是相对的正常速度的接触和 H(ġN)是一个跃阶函数:
(2)
当皮带和皮带轮进入联系正常的相对速度为负ġN≤0以及通过皮带轮到皮带为一个确定的距离GN≤0。当皮带与皮带轮之间的接触被建立,带肋的变形,这会导致皮带与皮带轮之间的接触面积增加(图 2)。同时接触面积也取决于与正接触力相关的表面粗糙度。
图2 带和带槽之间的接触( )低接触力 ( )高接触力
因此,接触刚度是一个可以被预期的橡胶皮带材料的特性,根据肋带和皮带轮槽的几何形状,以及接触表面的粗糙度。为了测量接触刚度参数造成的累计影响,如图3 建立的一个实验。将一个5PK的传送带每四厘米放在具有相同的K带槽的皮带轮上。实现中传送带的分段和槽板放在兹文克/罗尔Z050试验机中。实验中包括在四个不同的温度,这使我们能够确定不同的温度对带橡胶的机械性能的影响。另外,在图4中显示了每一段对于变形的压力。可以假定,皮带段的主要变形是由于软摩擦橡胶层的变形。而温度高达80℃时橡胶层上的机械性能几乎没有影响,并且可以观察到在装载和卸载阶段产生了滞后。测量结果表明力和变形之间的非线性关系。如图5,如果曲线在22℃可以近似地用一个二次多项式定义装载和卸载阶段。所提出的曲线被归到一厘米的传送带段的长度。弹性元件的正压力的可以被写为:
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