JP4552404B2 - Conveyor belt simulation method - Google Patents
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Description
本発明は、ローラに当接されて移動する長尺状のコンベヤベルトのシミュレーション方法に関する。 The present invention relates to a method for simulating a long conveyor belt that moves in contact with a roller.
鉱山等の採掘現場から数ｋｍ〜１０数ｋｍ離れた処理施設や輸送基地等に採掘した鉱石等の資源を搬送する場合、一般にベルトコンベヤを用いる。このベルトコンベヤでは、鉱山の搬送地点と処理施設や輸送基地等の集積地点の２地点と回転ドラムを配し、この回転ドラムにコンベヤベルトからなるエンドレスベルトが巻き付けられる。また、搬送地点と集積地点とを結ぶベルトコンベヤラインに沿って、多数の従動ローラが設けられる。この従動ローラは、鉱石等の資源を載せて負荷状態にあるコンベヤベルトを下方から支持して集積地点に向かって、あるいは、集積地点から搬送地点に無積載状態にあるコンベヤベルトを下方から支持して搬送地点に向かって、円滑に移動させるものである。
このように、エンドレスベルトであるコンベヤベルトと多数の従動ローラとを有するベルトコンベヤラインを用いて鉱石等の資源が数ｋｍ〜１０数ｋｍ離れた場所に安定して円滑に供給される。
When transporting resources such as ore mined to a processing facility or a transport base several kilometers to several tens of kilometers away from a mining site such as a mine, a belt conveyor is generally used. In this belt conveyor, two points of a mine transport point, a collection point such as a processing facility or a transportation base, and a rotating drum are arranged, and an endless belt made of a conveyor belt is wound around the rotating drum. In addition, a number of driven rollers are provided along a belt conveyor line connecting the conveyance point and the collection point. This follower roller supports a conveyor belt that is loaded with ore and other resources from below and supports the conveyor belt that is unloaded from the collection point to the transport point from below. To move smoothly toward the transfer point.
In this way, resources such as ore are stably and smoothly supplied to a place several kilometers to several tens of kilometers away using a belt conveyor line having a conveyor belt that is an endless belt and a number of driven rollers.
今日、ベルトコンベヤラインにおいて、コンベヤベルトの駆動のためにかかる消費電力を効率良く低減するコンベヤベルトの開発が進み、種々のコンベヤベルトが提案されている。
この場合、特に、コンベヤベルトの駆動のために必要とする消費電力は、鉱石等の積載状態あるいは無積載状態においてベルトコンベヤが当接する従動ローラ上を通過するときに生じるエネルギー損失に大きく影響を受けることがわかっている。
したがって、コンベヤベルトの駆動のための消費電力を低電力化するには、ベルトコンベヤが従動ローラと当接して移動するときのエネルギー損失、具体的には、ベルトコンベヤに生じる応力、歪みを算出することが重要である。
Today, in the belt conveyor line, development of a conveyor belt that efficiently reduces power consumption for driving the conveyor belt is progressing, and various conveyor belts have been proposed.
In this case, in particular, the power consumption required for driving the conveyor belt is greatly affected by energy loss that occurs when the belt conveyor passes over a driven roller that abuts in a loaded or unloaded state of ore or the like. I know that.
Therefore, in order to reduce the power consumption for driving the conveyor belt, energy loss when the belt conveyor moves in contact with the driven roller, specifically, stress and strain generated in the belt conveyor are calculated. This is very important.
一方、今日、複雑な構造物を有限要素モデルでモデル化して有限要素法によって構造物に作用する応力や歪みを算出する解析方法が一般に用いられている。この有限要素法では、有限要素モデルを構成する有限要素を細かく設定するほど正確な解析が行なえることが知られているが、この反面計算処理時間が長大化し、効率よく実用的な解析ができないといった問題がある。この問題は、特に、コンベヤベルトのように従動ローラに当接する長尺状の構造物の場合に極めて大きな問題となる。 On the other hand, an analysis method for modeling a complex structure with a finite element model and calculating stress and strain acting on the structure by a finite element method is generally used today. In this finite element method, it is known that the more accurate the finite elements that make up the finite element model can be set, the more accurate analysis can be performed. However, this calculation time is prolonged, and efficient and practical analysis cannot be performed. There is a problem. This problem is particularly serious in the case of a long structure that contacts the driven roller, such as a conveyor belt.
本発明は、前記問題を解消し、ローラに当接されて移動する長尺状のコンベヤベルトのシミュレーションを、短時間に正確に行なうことのできるコンベヤベルトのシミュレーション方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide a conveyor belt simulation method capable of accurately simulating a long conveyor belt moving in contact with a roller in a short time. .
本発明は、上面に積載物が載置され、下面がその長手方向に沿って所定間隔で配置された従動ローラに当接して、支持されて移動する長尺状のコンベヤベルトのシミュレーション方法であって、
前記従動ローラを再現したローラモデルと、前記コンベヤベルトの長手方向に沿って配列した複数の有限要素で、所定長さの前記コンベヤベルトを再現したモデルであって、前記有限要素の前記長手方向における要素長さが前記ローラモデルと当接する当接位置からの距離に応じて変化し、前記当接位置における要素長さが最も短く設定されるコンベヤベルトモデルと、を作成するモデル作成ステップと、
前記コンベヤベルトモデルの長手方向の両端に所定の引張応力を付与するとともに、前記コンベヤモデル表面に荷重条件として前記コンベヤベルトモデルを鉛直方向に撓ませる所定の分布荷重を付与して前記ローラモデルに当接させたときの応力・歪解析を行なう演算ステップと、を有することを特徴とするコンベヤベルトのシミュレーション方法を提供する。
The present invention cargo on the upper surface is placed, the lower surface is in contact with the driven rollers arranged at predetermined intervals along the longitudinal direction, the support has been simulation method elongate conveyor belt moving There,
A roller model reproducing the driven roller and a plurality of finite elements arranged along the longitudinal direction of the conveyor belt, and a model reproducing the conveyor belt of a predetermined length , wherein the finite element in the longitudinal direction A model creation step for creating a conveyor belt model in which an element length changes according to a distance from a contact position in contact with the roller model, and an element length at the contact position is set to be the shortest;
A predetermined tensile stress is applied to both ends of the conveyor belt model in the longitudinal direction, and a predetermined distributed load that deflects the conveyor belt model in the vertical direction is applied to the surface of the conveyor model as a load condition to be applied to the roller model. There is provided a method for simulating a conveyor belt, comprising a calculation step for performing stress / strain analysis at the time of contact.
ここで、前記コンベヤベルトモデルの前記有限要素の要素長さが、前記当接位置に近づくにつれて段階的に短くなるのが好ましい。
また、前記当接位置における前記要素長さは、前記ローラの半径の２０分の１以下の長さであるのが好ましい。さらに、前記コンベヤベルトモデルにおける、前記当接位置から前記ローラの半径の４０％の長さの範囲内に位置する有限要素の要素長さは、前記ローラの半径の２０分の１以下の長さであるのも好ましい。
また、前記コンベヤベルトモデルにおける、前記当接位置から前記ローラの半径の４０％の長さの範囲内に位置する有限要素の要素長さは、例えばいずれも一定であってもよい。
また、前記分布荷重は、前記コンベヤベルトモデルに対して、前記コンベヤベルトの前記長手方向に対する幅方向の端部で０であり、前記コンベヤベルトの中心線上で最大となるように設定されてもよい。
また、撓んだ前記コンベヤベルトモデルは、前記端部を基準位置とするとき、該基準位置に対し前記中心線上は底面となり、前記分布荷重は、前記基準位置で０であり、前記基準位置から低くなるにつれて大きくなり、前記中心線上の底面で最大となるように設定されてもよい。
また、前記コンベヤベルトモデルによって再現された前記コンベヤベルトの前記所定長さは、前記所定間隔で配置された前記従動ローラの配置間隔であることが好ましい。
また、前記コンベヤベルトは、前記積載物の搬送地点及び集積地点に配置された２つの回転ドラムに巻き付けられたエンドレスベルトであることが好ましい。
また、前記積載物は、鉱石を含む資源であることが好ましい。
また、前記演算ステップは、前記応力・歪解析によって、前記コンベヤベルトモデルの応力及び歪みの分布を算出すると共に、さらに、前記コンベヤベルトモデルにおけるエネルギ損失を算出してもよい。
さらに、前記演算ステップで算出された前記コンベヤベルトモデルにおけるエネルギ損失から前記コンベヤベルトの駆動に必要な駆動電力を予測するステップを有することが好ましい。
Here, it is preferable that the element length of the finite element of the conveyor belt model is gradually reduced as it approaches the contact position.
Moreover, it is preferable that the element length in the contact position is a length of 1/20 or less of the radius of the roller. Further, in the conveyor belt model, the element length of the finite element located within the range of 40% of the radius of the roller from the contact position is not more than 1/20 of the radius of the roller. It is also preferable that
In the conveyor belt model, the element lengths of the finite elements located within a range of 40% of the radius of the roller from the contact position may be constant, for example.
Further, the distributed load may be set to be 0 at the end in the width direction with respect to the longitudinal direction of the conveyor belt and to be maximum on the center line of the conveyor belt with respect to the conveyor belt model. .
The bent conveyor belt model has a bottom surface on the center line with respect to the reference position when the end portion is set as a reference position, and the distributed load is 0 at the reference position. It may be set so as to become larger as it becomes lower and to become maximum at the bottom surface on the center line.
The predetermined length of the conveyor belt reproduced by the conveyor belt model is preferably an arrangement interval of the driven rollers arranged at the predetermined interval.
Moreover, it is preferable that the said conveyor belt is an endless belt wound around the two rotating drums arrange | positioned at the conveyance point of the said load, and a collection point.
Moreover, it is preferable that the said load is a resource containing an ore.
In the calculation step, the stress and strain distribution of the conveyor belt model may be calculated by the stress / strain analysis, and the energy loss in the conveyor belt model may be calculated.
Furthermore, it is preferable to have the step which estimates the drive electric power required for the drive of the said conveyor belt from the energy loss in the said conveyor belt model calculated at the said calculation step.
本発明のコンベヤベルトのシミュレーション方法では、コンベヤベルトの長手方向に沿って配列された複数の有限要素で構成されるコンベヤベルトモデルの長手方向の要素長さが、ローラを再現したローラモデルと当接する当接位置からの距離に応じて変化し、しかも、当接位置における要素長さが最も短くなるように設定されるので、コンベヤベルトモデルを用いて算出される応力、歪みの分布は波形としてみたときの振動成分が無視できる程度に小さくなる。しかも、当接位置から遠く離れた領域では、有限要素の要素長さを長くして粗くすることができるので、有限要素の要素数の増加を抑えて短時間に正確な応力、歪みの分布を算出することができる。この結果、コンベヤベルトの損失エネルギーを精度高くかつ短時間に算出することができる。 In the conveyor belt simulation method of the present invention, the longitudinal element length of the conveyor belt model composed of a plurality of finite elements arranged along the longitudinal direction of the conveyor belt makes contact with the roller model reproducing the roller. It changes according to the distance from the contact position, and the element length at the contact position is set to be the shortest, so the stress and strain distribution calculated using the conveyor belt model was viewed as a waveform. The vibration component at the time becomes small enough to be ignored. In addition, in the region far from the contact position, the element length of the finite element can be increased and roughened, so the increase in the number of elements of the finite element can be suppressed and accurate stress and strain distribution can be achieved in a short time. Can be calculated. As a result, the loss energy of the conveyor belt can be calculated with high accuracy and in a short time.
以下、添付の図面に示す好適実施形態に基づいて、本発明のコンベヤベルトのシミュレーション方法を詳細に説明する。 The conveyor belt simulation method of the present invention will be described in detail below based on preferred embodiments shown in the accompanying drawings.
図１（ａ），（ｂ）は、本発明のコンベヤベルトのシミュレーション方法の対象となるコンベヤベルトの概略を説明する説明図である。
コンベヤベルト１０は、搬送地点から集積地点に設けられた駆動ローラによって移動し、搬送地点と集積地点間のベルトコンベヤライン上に一定の間隔Ｌで設けられた従動ローラによって支持されて移動するように構成されている。図１（ａ）は、ベルトコンベヤライン上の１つの従動ローラ１２（１２ａ〜１２ｆ）間を図示したものである。
FIGS. 1A and 1B are explanatory views for explaining the outline of a conveyor belt that is an object of the conveyor belt simulation method of the present invention.
The
コンベヤベルト１０は、中心線ＣＬ上に設けられた従動ローラ１２ａ，１２ｂと、図１（ｂ）に示すように、コンベヤベルト１０の長手方向と直交する幅方向の両端に設けられ、コンベヤベルト１０の左右両端を持ち上げるように支持する従動ローラ１２ｃ〜１２ｆと、を有し、底面と傾斜側面からなるトラフ形状を成している。
なお、本発明においては、コンベヤベルトは、図１（ａ），（ｂ）に示すようなトラフ形状である必要はなく、平面状のベルトであってもよいし、底面がなく傾斜側面で構成されたＶ字形状のベルトであってもよい。
コンベヤベルト１０は、図示されない駆動ローラによって図１（ａ）中右上方から左下方へ移動し、コンベヤベルト１０の移動に伴って従動ローラ１２ａ〜１２ｆが回転する。
The
In the present invention, the conveyor belt does not have to have a trough shape as shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b), and may be a flat belt or may have a bottom surface and an inclined side surface. It may be a V-shaped belt.
The
図２は、本発明のコンベヤベルトのシミュレーション方法に用いられるコンベヤベルトモデルの一例の斜視図であり、図１（ａ）に示すコンベヤベルト１０を、従動ローラ１２の配置位置を中心とした間隔Ｌの範囲（１スパンの範囲）でモデル化した有限要素モデルの斜視図である。図２には、有限要素モデルであるコンベヤベルトモデル２０の他に、変形を許容しない剛体モデルであるローラモデル２２ａ，２２ｃが定められている。コンベヤベルトモデル２０は、図１（ａ）に示す中心線ＣＬから左半分をモデル化したものであり、ローラモデル２２ａ，２２ｃは、図１（ａ）に示す従動ローラ１２ａの左半分と、従動ローラ１２ｃとを再現したものとなっている。
FIG. 2 is a perspective view of an example of a conveyor belt model used in the conveyor belt simulation method of the present invention. The
図２に示すコンベヤベルトモデル２０は、コンベヤベルトの長手方向に沿って配列された複数の６面体ソリッド要素の有限要素でコンベヤベルトを再現したモデルである。ここで、６面体ソリッド要素の長手方向における要素長さは、ローラモデル２２ａ，２２ｃと当接する当接位置Ａ（図２参照）からの距離に応じて変化するように設定されている。この当接位置Ａにおける６面体要素の要素長さがコンベヤベルトモデル２０において最も短く設定されている。
A
より具体的に説明すると、６面体要素の要素長さが、非当接領域から当接位置Ａに近づくにつれて段階的に短くなるように設定され、当接位置Ａにおける要素長さは、ローラ１２の形状を再現したローラモデル２２ａ，２２ｃの半径の４０分の１になっている。ここで、コンベヤベルトモデル２０における、当接位置Ａの中心からローラモデル２２ａ，２２ｃの半径の４０％の長さに相当する範囲内に位置する６面体要素の要素長さが、ローラモデル２２ａ，２２ｃの半径の４０分の１となっており、いずれも要素長さが同一となっている。本発明においては、上記範囲内に位置する６面体要素の要素長さは、ローラモデル２２ａ，２２ｃの半径の２０分の１以下となっていればよい。
ローラモデル２２ａ，２２ｃは、変形を許容しない剛体モデルであって、円柱形状を成している。
More specifically, the element length of the hexahedron element is set so as to gradually decrease from the non-contact area toward the contact position A. The element length at the contact position A is the roller 12. This is 1/40 of the radius of the
The
コンベヤベルトモデル２０およびローラモデル２２ａ，２２ｃをより具体的に説明する。
ローラモデル２２ａ，２２ｃの半径は８０ｍｍ、当接位置Ａにおけるコンベヤベルトモデル２０の６面体ソリッド要素の最小の要素長さは２ｍｍであり、非当接領域における最大の要素長さは９２．４ｍｍとなっている。そして、コンベヤベルトモデル２０の長手方向に６４分割されて６面体ソリッド要素が配置されている。コンベヤベルトモデル２０の長手方向と直交する幅方向には、６面体ソリッド要素が２５個並列配置されている。一方、厚さ方向には、上カーバ層を再現した上カバー層モデルと、ワイヤーや布層等の補強層で補強された補強層モデルと、下カバー層を再現した下カバー層モデルとが配置され、それぞれ３段、１段、４段構成となっている。
The
The radius of the
このようなコンベヤベルトモデル２０の作成は、実質的には、まず、コンピュータ上で、ＣＡＤデータ等によって輪郭形状が作成され、この後、メッシュ分割されて有限要素モデルが作成される（モデル作成ステップ）。
具体的には、モデルを構成する各６面体要素の節点の位置座標と、各６面体要素の各節点を符号化した８つの節点の番号の組で定義される各６面体要素の構成に関する情報と、さらに、各６面体要素の構成に関する情報に対応づけられて定められた上カバー層、補強層および下カバー層の材料定数とが、１つのファイルに書き込まれてコンベヤベルトモデル２０が作成される。
また、ローラモデル２２ａ，２２ｃは、剛体モデルとして、円筒形状の中心軸および中心軸周りの半径が定められて幾何学形状が設定される。
In order to create such a
Specifically, information on the configuration of each hexahedron element defined by a set of the position coordinates of the nodes of each hexahedron element constituting the model and the number of eight nodes obtained by encoding each node of each hexahedron element In addition, the material constants of the upper cover layer, the reinforcing layer, and the lower cover layer, which are determined in association with the information on the configuration of each hexahedral element, are written in one file, and the
Further, the
このような、コンベヤベルトモデル２０およびローラモデル２２ａ，２２ｃは、公知の応力、歪み解析をコンピュータ上で実行するプログラムによって行い、コンベヤベルトのシミュレーションが行なわれる（演算ステップ）。
具体的には、コンベヤベルトモデル２０の長手方向の両端に所定の引っ張り応力が付与され、この状態で、所定の分布荷重がコンベヤベルトモデル２０の表面に付与される（荷重条件が付与される）。一方、付与された分布荷重によって撓んだコンベヤベルトモデル２０は、ローラモデル２２ａ，２２ｃで下方から支持される。付与される分布荷重は、コンベヤベルトモデル２０の傾斜側面の端では０であり、この位置でのｚ方向位置を基準位置とし、コンベヤベルトモデル２０の６面体ソリッド要素のｚ方向位置が上記基準位置から低くなるにつれて分布荷重が大きくなるように設定され、コンベヤベルトモデル２０の中心線ＣＬ上の底面において、分布荷重が最大となる。このような分布荷重は、トラフ状のコンベヤベルトに鉱石等が一様に満載された積載状態を再現するためである。
The
Specifically, a predetermined tensile stress is applied to both ends of the
図３（ａ）は、図２に示す距離Ｌの範囲を１スパンとして、横軸にｍｍの単位で長手方向（ｘ方向）の位置を表し、縦軸に中心線ＣＬ上の各方向の歪み（εxx,εyy，εzz，εxy，εyz，εxz）を表したグラフである。図３（ａ）において、コンベヤベルトモデル２０がローラモデル２２ａと当接する当接位置Ａの中心は７５０ｍｍの位置にある。
FIG. 3A shows the position in the longitudinal direction (x direction) in units of mm on the horizontal axis, with the range of the distance L shown in FIG. 2 as one span, and the distortion in each direction on the center line CL on the vertical axis. It is a graph showing (ε xx, ε yy, ε zz, ε xy, ε yz, ε xz ). In FIG. 3A, the center of the contact position A where the
図３（ａ）からわかるように、ローラモデル２２ａが当接することによって発生するコンベヤベルトモデル２０の歪みは、６５０〜７５０ｍｍの極めて狭い範囲（図３（ａ）中の領域Ｂ）に現れる。図３（ｂ）は、図２（ａ）中の領域Ｂを拡大したグラフである。
図３（ｂ）によると、各方向の歪み（εxx,εyy，εzz，εxy，εyz， εxz）が６面体ソリッド要素の分割方法に影響されず、滑らかな分布を表していることがわかる。すなわち、コンベヤベルトモデル２０を用いて算出される応力、歪みの分布は波形としてみたとき、後述するようなモデルの構成によって生じる振動成分が極めて小さい。
これは、コンベヤベルトモデル２０の当接位置Ａを含む領域Ｂにおいて、当接するローラモデル２２ａの半径に対して２０分の１以下の要素長さを有する６面体ソリッド要素を配置したためであり、さらに、非当接領域から当接位置Ａに近づくにつれ、要素長さを段階的に短くしたことによるものである。したがって、コンベヤベルトの１スパンにおける歪みの分布、さらには、材料定数を用いて算出される応力分布も振動成分が極めて小さい。
As can be seen from FIG. 3A, the distortion of the
According to FIG. 3B, the distortions in each direction (ε xx, ε yy, ε zz, ε xy, ε yz, ε xz ) are not affected by the method of dividing the hexahedral solid element and represent a smooth distribution. I understand that. That is, when the stress and strain distribution calculated using the
This is because in the region B including the contact position A of the
図４に、図２に示す例とは異なる本発明の方法でコンベヤベルトモデルを構成したときの、コンベヤベルトモデルの応力σｚｚの分布を表したグラフを示している。コンベヤベルトモデルでは、中心線に沿って６面体ソリッド要素が配列された配列順に有限要素が番号化されている。図４の横軸はコンベヤベルトモデルの中心線上の位置を有限要素番号で表し、縦軸は応力σｚｚを表している。当接位置は横軸の有限要素番号１２６に位置する。
このときのコンベヤベルトモデルは、コンベヤベルトモデルの長手方向の１スパンの範囲において、非当接領域からローラモデルの当接位置に近づくにつれて要素長さを段階的に短くし、長手方向の分割数を２５６分割とし、かつ、当接位置およびこの当接位置を中心とした±１０ｍｍの範囲内において、６面体ソリッド要素がローラ１２ａの半径の約１２０分の１の要素長さを有するようにモデル化したものである。
図４に示すグラフからわかるように、算出された応力の分布は極めて滑らかな曲線を示している。
FIG. 4 shows a graph representing the distribution of stress σ zz of the conveyor belt model when the conveyor belt model is configured by the method of the present invention different from the example shown in FIG. In the conveyor belt model, finite elements are numbered in the arrangement order in which hexahedral solid elements are arranged along the center line. The horizontal axis in FIG. 4 represents the position on the center line of the conveyor belt model by a finite element number, and the vertical axis represents the stress σzz . The contact position is located at the finite element number 126 on the horizontal axis.
In this case, the conveyor belt model has a stepwise reduction in the element length as it approaches the contact position of the roller model from the non-contact area in the range of one span in the longitudinal direction of the conveyor belt model. And the hexahedral solid element has an element length of about 1/120 of the radius of the
As can be seen from the graph shown in FIG. 4, the calculated stress distribution shows a very smooth curve.
一方、図５は、図４に示す例とは異なる通常の方法でコンベヤベルトモデルを構成したときの、コンベヤベルトモデルの応力σｚｚの分布を表したグラフである。コンベヤベルトモデルは、コンベヤベルトの長手方向の１スパンの範囲において、１スパンの長さを２５６分割数で等分割した（等長分割した）要素長さを有する６面体ソリッド要素でモデル化したものである。
コンベヤベルトモデルでは、中心線に沿って６面体ソリッド要素が配列された配列順に有限要素が番号化されている。図５の横軸はコンベヤベルトモデルの中心線上の位置を有限要素番号で表し、縦軸は応力σｚｚを表している。当接位置は横軸の有限要素番号２０に位置する。
図５に示すグラフからわかるように、当接位置の近傍のみならず、当接位置周辺において、応力が６面体ソリッド要素の分割位置に対応して大きく振動していることがわかる。このことから、この１スパンのコンベヤベルトモデルの応力、歪み分布を正確に表現することができない。
On the other hand, FIG. 5 is a graph showing the distribution of stress σ zz of the conveyor belt model when the conveyor belt model is configured by a normal method different from the example shown in FIG. The conveyor belt model is modeled as a hexahedral solid element having an element length obtained by equally dividing the length of one span by the number of 256 divisions (equal length division) in the range of one span in the longitudinal direction of the conveyor belt. It is.
In the conveyor belt model, finite elements are numbered in the arrangement order in which hexahedral solid elements are arranged along the center line. The horizontal axis in FIG. 5 represents the position on the center line of the conveyor belt model by a finite element number, and the vertical axis represents the stress σzz . The contact position is located at the
As can be seen from the graph shown in FIG. 5, it can be seen that the stress vibrates greatly not only in the vicinity of the contact position but also in the vicinity of the contact position corresponding to the division position of the hexahedral solid element. Therefore, the stress and strain distribution of this one-span conveyor belt model cannot be expressed accurately.
本発明において、１スパンの範囲における応力、歪みの分布を正確に算出することを目的とするのは、算出した応力、歪みの分布とともに、コンベヤベルトの各材料のエネルギー損失を規定するｔａｎδを用いて、１スパンのコンベヤベルトモデルにおけるエネルギー損失を精度高く算出し、コンベヤベルトの駆動に必要な駆動電力を予測し、低消費電力のコンベヤベルトの開発を効率よく支援するためである。したがって、１スパンの範囲における応力、歪みの分布を短時間にしかも正確に算出することが必要である。このため、算出される応力、歪みの分布が有限要素モデルの作成方法によって影響を受けないようにモデルを構成しなければならない。
図５に示すような等長分割した有限要素モデルでは、応力、歪みの分布の波形が無視できない程度の振動成分を含むため正確なエネルギー損失を算出することができない。振動成分が無視できるか否かの判別は、例えば、波形の当接位置における有限要素の要素長さを波長とする空間周波数成分が、１スパンを波長とする空間周波数成分の５％以下であるか否かによって行なわれる。この判別によって肯定された場合、１スパンのコンベヤベルトモデルを用いてエネルギー損失を有効に算出することができる。
In the present invention, the purpose of accurately calculating the stress and strain distribution in one span range is to use the tan δ that defines the energy loss of each material of the conveyor belt together with the calculated stress and strain distribution. This is because the energy loss in the one-span conveyor belt model is calculated with high accuracy, the driving power necessary for driving the conveyor belt is predicted, and the development of a low power consumption conveyor belt is efficiently supported. Therefore, it is necessary to accurately calculate the stress and strain distribution in one span in a short time. For this reason, the model must be configured so that the calculated stress and strain distribution is not affected by the method of creating the finite element model.
The finite element model divided into equal lengths as shown in FIG. 5 cannot calculate accurate energy loss because the waveform of stress and strain distribution includes vibration components that cannot be ignored. Whether or not the vibration component can be ignored is determined by, for example, the spatial frequency component having the wavelength of the element length of the finite element at the contact position of the waveform as 5% or less of the spatial frequency component having the wavelength of one span. Depending on whether or not. If the determination is positive, energy loss can be calculated effectively using a one-span conveyor belt model.
本発明においては、ローラモデルの当接位置における有限要素の要素長さ、さらにはこの当接位置の中心からローラの半径の４０％の長さの範囲内において、ローラモデルの半径の２０分の１以下であるように要素長さを設定することで、精度の高い応力、歪みの分布を短時間に算出することができる。例えば、分割数が等長分割方法における分割数と同じ場合、等長分割方法に比べて振動成分の少ない応力、歪みの分布を得ることができる。このように、応力、歪みの分布の波形の振動成分が無視できる程度に小さくなり、１スパンのコンベヤベルトモデルを用いてエネルギー損失を短時間に、しかも精度高く算出することができることも確認されている。 In the present invention, within the range of the element length of the finite element at the contact position of the roller model, and 40% of the radius of the roller from the center of the contact position, 20 minutes of the radius of the roller model. By setting the element length to be 1 or less, it is possible to calculate stress and strain distribution with high accuracy in a short time. For example, when the number of divisions is the same as the number of divisions in the equal length division method, it is possible to obtain stress and strain distributions with less vibration components than in the equal length division method. In this way, it has been confirmed that the vibration component of the waveform of stress and strain distribution is so small that it can be ignored, and that energy loss can be calculated in a short time with high accuracy using a one-span conveyor belt model. Yes.
本発明は、基本的に以上のようなものである。
以上、本発明のコンベヤベルトのシミュレーション方法について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。
The present invention is basically as described above.
The conveyor belt simulation method of the present invention has been described in detail above, but the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various improvements and modifications may be made without departing from the spirit of the present invention. Of course.
本発明のコンベヤベルトのシミュレーション方法は、ベルトコンベヤにおけるコンベヤベルトの駆動に必要な駆動電力に最も大きな影響を与えるエネルギー損失の予測算出に適用でき、効率のよいコンベヤベルトの開発が可能になる。 The conveyor belt simulation method of the present invention can be applied to the prediction calculation of energy loss that has the greatest influence on the driving power required for driving the conveyor belt in the belt conveyor, and it is possible to develop an efficient conveyor belt.
１０ コンベヤベルト
１２ａ〜１２ｆ 従動ローラ
２０ コンベヤベルトモデル
２２ａ，２２ｃ ローラモデル
10
Claims (12)
前記従動ローラを再現したローラモデルと、前記コンベヤベルトの長手方向に沿って配列した複数の有限要素で、所定長さの前記コンベヤベルトを再現したモデルであって、前記有限要素の前記長手方向における要素長さが前記ローラモデルと当接する当接位置からの距離に応じて変化し、前記当接位置における要素長さが最も短く設定されるコンベヤベルトモデルと、を作成するモデル作成ステップと、
前記コンベヤベルトモデルの長手方向の両端に所定の引張応力を付与するとともに、前記コンベヤモデル表面に荷重条件として前記コンベヤベルトモデルを鉛直方向に撓ませる所定の分布荷重を付与して前記ローラモデルに当接させたときの応力・歪解析を行なう演算ステップと、を有することを特徴とするコンベヤベルトのシミュレーション方法。 Load on the upper surface is placed, in contact with the driven rollers arranged at predetermined intervals lower surface along its longitudinal direction, a support has been long simulation method elongate conveyor belt moving,
A roller model reproducing the driven roller and a plurality of finite elements arranged along the longitudinal direction of the conveyor belt, and a model reproducing the conveyor belt of a predetermined length , wherein the finite element in the longitudinal direction A model creation step for creating a conveyor belt model in which an element length changes according to a distance from a contact position in contact with the roller model, and an element length at the contact position is set to be the shortest;
A predetermined tensile stress is applied to both ends of the conveyor belt model in the longitudinal direction, and a predetermined distributed load that deflects the conveyor belt model in the vertical direction is applied to the surface of the conveyor model as a load condition to be applied to the roller model. And a calculation step for performing a stress / strain analysis when the contact is made.
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