优化设计

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优化设计范文第1篇

关键词：ANSYS参数化语言 APDL 钢结构 优化设计

中图分类号：TU3 文献标识码：A

1.引言

结构优化设计理论已有近四十年的发展历史,目前在一些重要的结构(如飞机结构)上已经得到了应用,这也引起了土木和建筑工程界人士的广泛关注,寻求建筑结构优化设计的理论、方法一直在紧张有序的进行当中。由于传统的优化方法,例如准则法、数学规划法以及两者的结合(即所谓的混合法)等静态优化方法都是基于代数方程模型的;最优控制理论中的动态规划优化方法是基于微分方程或差分方程模型的。而这些传统数学模型的描述能力和求解方法有相当的局限性,使得最优化理论和方法在实际应用中受到了很大的限制,存在着局部最优解、维数灾难、不确定性等问题,这些困难需要寻求新的优化设计方法,才能得到最终解决。

随着有限元理论的迅猛发展和日趋成熟,特别是计算机技术的广泛应用,基于ANSYS参数化设计语言APDL的结构优化设计越来越体现出它强大的生命力,这无疑给建筑结构的优化设计注入了新的活力。

ANSYS是一种运用广泛的通用有限元分析软件,其有限元分析过程主要包括:建立分析模型并施加边界条件、求解计算和结果分析3个步骤。对于某一有限元模型来说,当分析结果表明需要修改设计时,就必须修改有限元模型的几何尺寸或改变载荷状况,建立新的有限元模型,然后再重复以上分析过程。这种/设计)分析)修改设计)再分析)再修改0的过程,在有限元分析中存在着大量的重复性工作,将直接影响设计的效率。而运用ANSYS提供的参数化设计语言(APDL),通过结构设计参数的调整,则可以自动完成上述循环功能,进行优化设计,从而大大减少修改模型和重新分析所花的时间。

2.结构优化设计的基本理论

2.1结构优化设计概念

假定分析搜索最优设计一般被归纳为结构优化分析过程的流程。而这其中优化分析的核心部分为搜索过程。在包括满足各种给定条件的前提下，是否达到最优是结构优化设计最先对设计方案进行的判断。如果没能达到，但又为了使得预定的最优指标能逐步达到，就需要遵循某一设定的规则进行修改。而以数学规划为基础，进行数学模型建立，并对计算方法进行选择，使得工程结构设计问题转化为数学问题，然后在多种可行性设计中运用计算机选择出相对属于最优设计的方案，这也正是结构优化设计的主要任务。

2.2结构优化设计的数学模型

设计变量、目标函数和约束条件是结构优化设计的主要要素：。其数学模型的一般表达式为

求设计变量

使目标函数

满足约束条件

3.基于APDL的钢结构优化设计

3.1APDL语言简介和使用

APDL是指ANSYS 参数化设计语言，是使得某些功能或建模可以自动完成的脚本语言之一。它提供如参数、宏、标量、向量及矩阵运算、分支、循环、重复以及访问ANSYS 有限元数据库等一般程序语言的功能，同时其可以实现参数交互输入、消息机制、界面驱动和运行应用程序等，因此它也提供简单界面定制功能。为了扩展了传统有限元分析范围以外的能力，它可以根据指定的函数、变量设定程序的输入，同时选它使用户对任何设计和分析属性有控制权，也就是说其为了为用户提供了自动完成繁琐循环的功能而运用了建立智能分析的手段，从而为优化设计运行繁琐的迭代提供了可能和高效率，具体为参数、函数、分支与循环、重复、宏等功能。

3.2优化基本原理

优化方法采用复形法。复形法优化是一个运用较多且较为成熟的非线性数学规划方法，其基本思路来源于无约束优化算法的单纯形法。而无约束优化算法的单纯形法就是复合形法的基本思路的来源。

3.3优化设计流程

为了将有限元法与优化方法结合起来，可以采用基于APDL语言的ANSYS优化设计模块（OPT）来实现。基本流程图如图1所示。

图1ANSYS软件优化设计程序流程图

3.4APDL优化程序关键技术

首先建立钢框架结构参数化有限模型。参数是指APDL中的变量与数组。参数化模型的建立，便于模型的修改，也便于设置优化设计变量。

其次建立钢框架结构优化设计模型。下面是部分优化命令：

/POST1！进入后处理器

*GET,V,SSUM,,ITEM,EVOL！提取结构体积，赋予参数V

……

/OPT！进入优化设计器

OPANL,1.LGW!指定分析文件

OPVAR,W1,DV,.1,.4!定义设计变量

OPVAR,TW1,DV,0.005,0.02

OPVAR,TY1,DV,0.005,0.02

……

OPVAR,MS1,SV,0,225750!定义状态变量

OPVAR,SS1,SV,0,125000

……

OPVAR,V,OBJ,,,.01!定义目标函数

OPKEEP,ON!要求保留最优设计序列时的数据库和结果文件

OPTYPE,SUBP!使用零阶方法

OPFRST,40!最大40次迭代

OPEXE!运行优化

4.优化设计实例分析

本文以单跨单层钢框架结构厂房为例，跨度为 12m，层高为4.5m，框架梁、柱均采用焊接H 型钢截面且翼缘采用焰切边，材质均为Q235 钢。为简便起见，取恒荷载为0.5kN/m2，活荷载为2.0kN/m2。通过APDL 优化程序，得出用钢量约为18.2kg/m2。优化前后的结果对比分析见表1。

表1 优化前后结果分析

5.结语

本文首先论述了进行钢框架结构优化研究的意义，介绍了优化算法（复形法）和ANSYS 中的APDL语言。并通过与实际工程相结合，并分别采用复形法和有限元软件ANSYS优化模块，同时以最低化用为优化的目的，使一平面钢结构的梁柱截面尺寸得到优化并进行相应的分析。通过理论分析与结果的分析比较，证实了该优化方法是可行的，不仅能明显降低工程造价，促进钢结构的普及和推广。而由设计实例可知，基于ANSYS 的二次开发语言APDL 语言建立的钢结构优化设计模块操作方便，优化程序可自定义优化过程和控制性变量，适应了不同的结构类型和荷载组合，具有很强的灵活性。本文的优化设计思想，可以推广到其它结构形式，可对其它类型结构优化起到借鉴作用。

参考文献：

[1] 王富强,芮执元,魏兴春.基于APDL语言的结构优化设计[J]. 科学技术与工程. 2006(21)

[2] 赵霞,邰英楼.基于ANSYS的结构设计优化[J]. 辽宁工程技术大学学报. 2006(S2)

[3] 陈珂,张茂.基于ANSYS的参数化设计与分析方法[J]. 机械工程师. 2007(01)

[4] 王学文,杨兆建,段雷.ANSYS优化设计若干问题探讨[J]. 塑性工程学报. 2007(06)

优化设计范文第2篇

关键词：混流泵；优化设计；安全稳定

引言

混流泵是介于离心泵和轴流泵之间的一种泵。它的比转速高于离心泵，低于轴流泵，一般在300-500之间，扬程比轴流泵高，但流量比轴流泵小，比离心泵大。由于混流泵流量大、扬程和效率高等优点，广泛应用于国民经济各个部位，特别是在火电站和核电站冷却剂循环系统中，是不可替代的核心部件。叶轮作为混流泵的核心部件，其设计的好坏直接影响到整个泵运行的稳定性，进而影响着机组系统的安全稳定运行。为了提高混流泵的外特性、空化性能、内部流动特性和降低混流泵运行时压力脉动幅值，就需要探索研究混流泵叶轮的水力优化设计理论与方法。JP

本文基于最优化理论与方法，结合叶轮叶片的设计方案对提高混流泵性能、降低混流泵运行时产生的噪音与振动和提高机组的安全稳定运行提供理论支撑，为今后混流泵的优化设计奠定了一定基础和为企业提供了一套完整的混流泵的优化设计理论和方法。

1.叶轮参数化造型

叶片参数化在自动优化中是极其重要的一步。自动优化中可以选择参数化叶片中的各自有参数进行优化，并以初始参数化叶片为模板进行叶片几何造型、网格划分、流场计算等。一般在优化设计中，叶片参数化拟合需要一个初始叶片为模板进行拟合，所以首先要根据已有参数设计出一个叶片，然后对叶片用参数化方法去表达，通过对端壁型线、流面控制线、堆叠规律和翼型型线的控制来参数化叶片。

在旋转机械中，可以将叶片角作为可变自由参数，前缘到尾缘的叶片角能很TP唐健.TIF；%30%30；Z5mm，YTS（JZHT7.H图1TS）

大程度上影响泵的性能。之前的研究表明叶片的厚度对泵的水力效率影响不大，所以在本文的参数化拟合中，初始叶片的厚度设置为不变，同样轮缘和轮毂的子午面和出口直径也保持不变。本文所研究的叶片参数化造型拟合分为两步完成，分别是初始参数化拟合和二次参数化拟合。参数化后模型如图1所示。

2.性能分析

2.1网格划分。为了提高数值模拟的计算速度和优化过程中有效样本的数量，首先在划分网格时，就采用了多重网格技术。多重网格方法是提高计算效率、加快收敛方面的一个非常有效的方法。确定叶轮转速为490r/min、叶片数为6、叶片展向节点数为43和边界层网格单元大小，完成网格的制作，划分得到的叶片网格数为607469。

2.2边界条件设定。边界条件是指流体在运动或静止的边界条件上给予的确定性条件，所以边界条件的参数直接影响了求解过程和得到的结果。对导叶式混流泵进行数值模拟，流体介质为清水，密度为997kg/m3，边界条件设置如下：（1）进口边界条件：静态温度为293K，湍流粘度为1e-6m2/s，叶轮进口采用速度进口，速度方向垂直于叶轮进口。出口边界条件：静压出口。并选择出口回流控制。（2）壁面边界条件：壁面为无滑移边界，近壁区流动采用壁面函数法处理。叶轮轮毂和轮缘是旋转壁面，旋转速度490r/min。（3）湍流模型与收敛精度：一般地，残差越小越好，由于存在数值精度问题，不可能得到理想的0残差。一般情况下，由于网格质量问题、边界条件设定问题和湍流模型的选择问题，可以认为残差在1e-4以下便可认为收敛。只有在完全收敛的条件下才可相信计算所获得的结果。当全局残差达到收敛精度时，还要看各块中残差是否完全收敛。本文全局残差设为1e-4，最大计算步数设为2000。JP

2.3数据库生成。优化是基于近似函数方法以及优化算法为基础展开的，因此进行优化之前需要为优化过程提供有限数量的样本，包括叶片几何参数和叶轮流动参数。优化的自由参数选择5个流面上叶片的进出口安放角（β1和β2）、叶片前缘半径R和叶片数N，共16个自由参数，生成数据库样本。

2.4叶片优化。叶片优化采用人工神经网络和现代优化算法相结合的方法进行单目标优化，利用人工神经网络的自动学习功能，得出优化参数和目标之间的映射规律，从而大大提高优化效率。通过人工神经网络算法找出输入量（优化参数）和输出量（优化目标）之间的映射关系。在输入和输出层之间的隐层设定为3层。为了保证优化目标的全局最优和加快计算收敛速度，本文优化算法选择遗传算法。设定初始种群为40，种群重新生成循环次数为20，样本生成数量为20。设定效率为目标，期望值为88%。在设计工况下叶轮优化前后的参数对比如表1所示。

3.优化前后对比分析

叶轮是混流泵的核心部件，其设计的好坏对混流泵性能有着重要的影响。针对混流泵叶轮的内部流动特性，从相对速度和静压力分布两个方面，分别计算了混流泵优化前后0.6Q，1.0Q，1.4Q三个工况下的流场情况。优化前后叶轮的流场计算如图2所示。

唐健2.TIFTS（JZHT7.H图2叶片表面静压分布TS）KH*2

通过优化前后叶轮的流场计算分析可以看出，在小流量工况下，初始叶轮进口低压区分布较宽，优化后的叶轮虽然也存在低压区，但是低压区的范围较初始叶轮明显减少，优化后的叶轮能在小流量工况下改善叶轮进口压力，从而提高叶轮进口抗空化性能，且静压梯度变化较初始叶轮相对平缓，有利于改善叶轮中压力波动情况。图2中（c）和（d）同样可以得到混流泵在设计工况下，优化叶轮较初始叶轮在进口低压区和静压梯度变化有所改善。从图（e）和（f）中可以看出，在大流量工况下初始叶轮进口低压范围广，而优化后叶轮进口低压明显减少，这是由于优化后叶轮压力面和吸力面曲率发生了变化和叶片头部曲率半径发生了改变，使液流经过叶片时，减少了脱流和二次流等情况，改善了叶片压力梯度的分布。通过叶片静压分布的分析，得出优化叶轮可以提高叶片表面压力梯度的分布和减少叶片进口低压的分布。JP

4.结果分析

本文首先根据设计参数设计出混流泵叶轮，通过对初始叶片进行参数化拟合，得到了自动优化需要的参数化叶片。采用遗传算法针对叶片的相关控制参数进行了优化设计，通过优化前后叶片的对比分析得到了优化后的模型比优化前在性能方面更好，为以后在叶轮这方面的优化设计提供了一定的参考。（作者单位：西华大学能源与动力工程学院）

参考文献：

[1]张人会，郭苗，杨军虎，刘宜.基于伴随方法的离心泵叶轮优化设计排灌机械工程学报，2014，11：943-947+954.

[2]曹树良，梁莉，祝宝山，陆力.高比转速混流泵叶轮设计方法江苏大学学报（自然科学版），2005，03：185-188.

[3]邴浩，曹树良，谭磊.混流泵叶轮设计正反问题迭代方法排灌机械工程学报，2011，04：277-281+302.

优化设计范文第3篇

根据上面的原理可知，基于Stewart结构的六维力传感每一个支路如果只受到拉压方向的力，则测量的结果将比较准确，如果有耦合力进入该支路传感器，则由于耦合的影响，传感器的精度会降低，并且耦合因素是降低传感器精度的一个重要原因，因此，就需要设计合理的结构将耦合应力影响降到最小，从而提高测量精度。本文在结构解耦设计上，主要在2个方面进行改进:一是尽量减少耦合力的引入;另一方面是尽量提高结构的抗耦合能力。

1．1支路去耦结构优化设计

传感器维间耦合的产生是在主测量载荷作用时会伴随着非测量方向载荷的干扰影响。根据Stewart六维力传感器的特点与工作原理，传感器耦合形式主要是各支路传感器会受到额外的弯曲和沿轴线的扭转作用。对此，本文设计了一种支路传感器去耦结构可以很好地减小耦合扭曲、弯曲的影响。它由球头球窝组件、十字槽链接杆部件等部分构成，如图2所示。设计思路如下:1)将传统的球铰面接触改为锥头球窝的点接触，连接杆一端为锥状半球型，套入在半球形的窝中，基本实现点接触，这样，在对传感器施加力时，力比较集中，大大减小了杂散力的影响，提高了载荷传递的稳定性，并且通过接触面的减小降低了耦合影响。2)在连接杆上加工可等效为弹性铰链的正交十字槽结构，当有弯曲力矩施加到支路传感器上时，由于有弹性铰链效应，弯曲力矩的影响将会大大减小，使得力传递基本上按照设计的方向进行，力的传递越集中，传感器的精度就越高。

1．2支路传感器优化设计

为了提高传感器整体抗耦合性，各支路传感器结构须具有很好抗扭、抗弯曲能力。本文根据力学分析，将板环结构改为圆环内嵌十字梁结构，圆环内嵌十字梁结构集合了板环结构线性好、输出灵敏度高、刚性好的优点，同时具备工作区应变稳定、对称、抗弯曲、抗扭转等特性。其力学模型如图3所示。圆环内嵌十字梁结构测量的是梁上的拉/压应力，当环受拉向或压向载荷作用时，垂直与水平直径位移方向相反，在十字梁的根部(图3(b)中1，2，3，4处)会产生弯曲和拉伸两类变形，其中拉伸应变可通过全桥接线测量，环上的弯曲应力具有很好的对称性，因此，传递到梁上的工作应变为纯拉/压应变，工作应变区如图3(b)的1，2，3，4处。本文利用Solidworks软件为对优化前后样机进行仿真受力分析，比较工作区应变，验证优化结构的合理性。仿真时对优化前后的传感器都进行装配体受力分析，严格按照实际参数(材料、约束、配合、载荷)进行仿真。载荷施加方法:在轴向载荷基础上附加额外的弯矩与扭矩，测试其对工作应变区影响。两结构施加载荷大小、方向、作用点都一致，其中对于扭矩加力，是直接施加于上端铰座面上;对于弯矩加力，是在同一面上施加侧向力荷来等效，如图4。根据仿真的结果，得到的数据由表1所示。由仿真数据可得:1)优化后支路传感器的抗耦合力矩能力明显强于未优化传感器的抗耦能力。比如:在附加100力矩时，优化后的传感器其微应变值增加了(1105－951)×10－6=154×10－6，而未优化的传感器微应变值增加了(1510－956)×10－6=554×10－6，因此，优化后的结构其抗扭能力大大加强。2)优化后支路传感器的抗侧向力的能力明显强于未优化传感器的抗侧向能力。比如:在附加测向力为200N时，优化后的传感器其微应变值增加了(1215－951)×10－6=264×10－6，而未优化的传感器微应变值增加了(1460－956)×10－6=504×10－6，因此，新结构抗侧向力效果明显。2．3支路传感器的优化结构根据以上的分析结果，新的支路传感器利用了各种去耦方式，得到的总体结构如图5所示。

2六维力传感器的标定

依据要研制的传感器量程和精度，设计了相应的标定系统，该系统的实现主要是通过比对的方法来进行，在施加力的路径上串联一个高精度的S型传感器，精度为0．03%，满足本系统要求。将优化前后传感器在完全相同的试验条件下进行加载并记录测量结果，利用线性解算法求解各自的映射关系矩阵，最后验证比对测量精度。试验标定过程中对传感器6支路通道依次进行标定，每路各取不少于6个标定点，并进行递增、递减加载各3次，然后对递增、递减的标定数据进行均值化处理即为最终的标定数据。对于六维力传感器，解耦的优劣和传感器的精度息息相关，一个方向的加载很难对传感器的解耦能力做出全面的评价，截至目前为止，大部分的论文只是在试验时只是加载了一维力，只有个别的文章提及到二维加载［11］，还没有三维加载的试验数据。本文为了验证传感器的耦合情况，进行了三维复合加载，标定数据见表2～表4。

3结束语

优化设计范文第4篇

文中的液力缓速器叶轮无内环且回转壁面弯曲严重，叶片压力面和吸力面的根部存在流动分离，且定子叶片吸力面附近尤其严重，靠近外环产生了严重脱流(图3a)。近壁面处的流动分离已经严重影响到叶片流道主流区的流动，不利于液流迅速冲击定子叶片，导致冲击损失降低［12－14］;叶片流道主流区的流线方向在个别叶片间比较分散，凸向冲击较大的压力面形成了马蹄涡(图3c)［15］;外环面产生的马蹄涡影响了液体循环流动，致使弦面内进出口区域流动不均匀，压力梯度的存在使得此处形成通道涡(图3e)，通道涡是影响流动的主要因素之一，在弯曲流动中不可避免，只能适当缓解其现象［16－17］。分析原因，涡旋的产生主要由于叶片的进口冲角和叶片倾角不符合流动规律，因此导致流体在冲击叶片时，在进出接区域产生通道涡，干扰了入口流场，使得通道涡的分支在叶片两侧产生了漩涡和分离流动［18－19］。针对上述流动问题，对叶轮提出优化叶片倾角及前缘倒角叶型修正方案，以期提高叶轮的冲击损失，消除或者减少不必要的流动损失。

2叶栅优化设计

2.1参数优化评价指标对于流道几何相似的液力缓速器，在同一工况下转矩无因次系数λK相等，λK直接体现了液力缓速器制动转矩性能，因此可以用转矩系数λK作为评价液力缓速器结构参数优化的指标。从式(1)可以看出，当循环圆有效直径不变时，一定转速下制动转矩和转矩系数呈正比，因此，在不改变有效直径的条件下，也可以将制动转矩作为参数优化评价指标。2.2叶栅角度优化方案选择影响液力缓速器制动转矩的结构参数主要有:循环圆形状和有效直径、叶片数目、叶片倾角以及叶片前缘倒角。通过流场特性分析得知弦面出现涡旋主要是由叶片倾角和前缘倒角的设计不合理造成的，与循环圆形状及叶片数目关系甚微，所以文中在其他参数保持不变的前提下，只对叶片倾角和前缘倒角进行修正。图4所示为液力缓速器前倾叶片示意图，其中α为叶片前倾角。液体从叶片间流道流出时，叶片倾角的变化会改变冲击角，影响冲击损失，从而导致制动转矩变化。表2所示为叶片倾角从32°变化到48°时，液力缓速器内流场的数值计算结果，结果显示当缓速器其他结构参数不变时，随着叶片倾角的增大，制动转矩先增大后减小，前倾42°时，由于叶片获得较大的冲击损失使其制动转矩最大。叶片楔角(前缘倒角)同叶片倾角一样对冲击损失有很大影响，从而影响液力缓速器的制动转矩，图5中θ为叶片楔角。为研究不同楔角与制动转矩的关系，在全充液工况，分别对10°～45°楔角的内流场进行数值计算，结果表明(表3):当其他结构参数不变时，随着叶片楔角逐渐减小，制动转矩将不断增大，但是过小的楔角会导致叶片前缘过薄从而引起强度不够。对于叶片倾角和叶片楔角，两者在冲击损失方面互相影响，相关性较大。因此不能简单将叶片倾角或前缘倒角单一参数作用下得到的优化结果组合形成最优方案，而要以叶片倾角和前缘倒角的变化趋势对制动转矩的影响为依据，并考虑叶片强度等相关因素，在不改变其他结构参数的条件下，拟采用表4中的几组优化方案进行内流场数值计算，并获取其内外特性进行对比分析。2.3优化结果将几组优化方案的流场特性与原样机对比分析可知，只有方案2、4、5流场中的流动分离和涡旋现象得到了明显改善。图6显示相对速度最大值出现在方案4的定转子交界区域，说明该方案中液流从转子吸收的能量最多，从而产生较大的冲击损失。图7显示在叶片吸力面与叶片楔角转折处产生了局部低压，使得压力面与吸力面之间产生横向压差，横向压差越大，工作腔内循环流动越显著，制动转矩越大。表5为制动转矩以及转矩系数的数值计算结果。方案4的制动转矩最大，其次是方案2，最小是方案5，因此方案4为最佳优化方案。优化后的液力缓速器各结构参数分别为:循环圆形状为圆形、定子叶片数34，转子叶片数36，叶片倾角42°，叶片楔角28°。液体在原型叶轮和最优叶轮内叶片近壁面和工作流道内截面的流动迹线对比可以发现(图3)，叶型改进后，由于叶片的入口冲击角减小，使得原型叶片在吸力面根部的流动分离现象有所改善，循环流动比较顺畅，马蹄涡的影响范围减小;新的叶型抑制了通道涡的形成，有助于减少通道涡附近的高能量液体因相互混掺而产生的损失，从而降低了二次流损失。图8优化前后制动转矩曲线对比Fig．8Comparisonofbrakingtorquecurvesbeforeandafteroptimization2.4优化前后性能对比分析图8为不同充液率f下，优化前、后液力缓速器的转速-制动转矩曲线。通过对比发现，低充液率下，制动转矩变化不太显著，但是在较高充液率下，优化后的性能明显提高。图9为不同工况下，缓速器优化前后制动转矩系数对比曲线。制动转矩系数随充液率的增加逐渐增大，全充液时达到最大，此时即使工作腔内的压力继续升高，转矩系数也不再变化，而是维持在最大值左右。从2条曲线的拟合结果对比来看，在高充液率下优化后缓速器的制动转矩系数提高明显，较原样机提高大约6%，达到了提高制动转矩系数的目的。

3结论

优化设计范文第5篇

【关键词】煤矿运输 强力皮带 优化设计

一、强力皮带优化设计的原因

（一）强力皮带相对普通皮带有优势

煤炭运输路线比较长，地下条件相对艰苦，因此在运输地下煤炭时一般运用的是带式运输机，带式运输机不仅有运量大、运送距离长、可以连续工作等优点，还可以减少人力的使用和保障运输的安全。随着煤矿生产机械化和自动化水平的不断提高，对煤矿运输设备的要求也越来越高，因此需要更为安全高效的强力皮带运输机。强力皮带运输机不仅有着传统普通皮带运输机的优点，还可以在更大的范围内适应煤炭运输的要求，运输量更大速度更快，很多煤矿企业选择强力皮带运输设备，所以要对强力皮带运输机进行优化设计。

（二）强力皮带对安装要求高

强力皮带运输机不仅在使用上便利而且在安装上对材料和安装技术也很高，很多煤炭企业需要运用强力皮带运输机地下运煤炭，但是缺乏相应的技术人员和原材料对运输机进行规范安装，导致强力皮带运输机在使用上不能达到应有的效果。操作中许多不规范行为使强力皮带运输机在使用时威胁工作人员的身体健康，因此对强力皮带运输机进行优化设计，使安装使用更为便利。

（三）减少企业成本保证利益

强力皮带运输机的工作效率可以和两部普通带式运输机相媲美，因此使用强力皮带运输机既减少机器成本，又减少对看护机器和维护的费用，这样大大降低了企业生产成本，同时提高了工作效率。所以强力皮带运输机的优化设计与煤炭企业的利益密切相关。

二、优化设计的方案

（一）注意安装规范和参数

在进行安装强力皮带运输机时应该按照说明规范安装，根据参数选择强力皮带最为合适的安装地点。首先应明确安装强力皮带运输机的最大倾斜角是35°，选择地点的角度不能大于35°。还要注意皮带的最大运输能力为400吨每小时，使用时不能超过这个参数，否则会导致运输机故障。注意细小材料：逆止器，应选择结构紧凑、安装方便、使用低转速的逆止器。可以最大限度满足强力皮带运输机在使用中对防止逆转要求。

（二）装载强力皮带机倾角的选择

说明书的参数要求强力皮带运输机的最大倾斜角为35°，但是安装时不能将强力皮带安装在运输机所能接受的最大倾斜角处，因为原煤的安息角只有30°，而且安装过程中会受到原煤滑落的撞击影响。可以将这强力皮带的安装在30°以下的区域，这样原煤在进入运输机时相对稳定，不会对运输机造成损坏。将强力皮带运输机放在最大倾斜角，就要保证原煤在传送带上相对稳定后才能进行工作。

（三）使用中注意事项

1.用强力皮带时，要保证电力的相对稳定，保证皮带机启动和运输过程平稳。2.为防止在运输过程中原煤的滚落和撒货，上皮带设置了封闭的防撒网防护设施，在每隔十米还应该有一个挡煤的装置，防止在运输过程中原煤的上下跳动，也有效地防止杂物或者煤块进入到皮带内部，损坏皮带的运输，甚至造成机尾拉翻和断带的重大事故。3.煤炭产量不确定，皮带机的实际运输量就不能确定，因此要根据实际情况对皮带机进行合理的调整，把煤流对运输机的影响降到最低。4.注意不能在短时间内多次启动强力皮带，启动设备之前运输带上不能有煤块。5.注意检查设备有没有出现漏油情况，定时补充油量。6.任何部件发生损坏都应及时停止操作，进行更换设备零件。

（四）对煤炭的要求

由于强力皮带运输机倾斜角要达到35°，因此原煤粒度大小也影响着运输的稳定性，

较大的原煤在运输时很不稳定会自动向前滚动，在运输的煤量较少时更为明显，严重时也会造成很大的事故。针对这种情况，可通过地下开采时将每块进行粉碎，或者保证运输时的煤量一直处在一个较大的水平来解决，但最有效办法是设置筛板，较大的煤块统一运输，这样能保证煤块的粒度以及原煤的水分的相应要求，在运输中的原煤水分不能超过10%。

（五）运输中皮带的磨损

运输中对皮带的磨损情况十分严重，因此皮带磨损时应及时进行修复，对已经磨损的胶条进行冷粘的处理，及时进行修补以保证运输中皮带的摩擦力运输更加安全。

三、进行优化设计后产生的效益

（一）运输更深层次的煤炭变得更加便利

我国大多数煤炭的埋藏较深，在运输和开采上难度很大，对强力皮带机进行优化，就可以使更多的地方运用到强力皮带运输机，地下深层的煤也可以挖掘并通过强力皮带运输出来，大大增加了我国的煤储量。深层煤炭比表层煤炭的质量好更能满足人们的各种需求，煤炭与人们的生活息息相关，保证煤炭的储量和运输的便利磁能使人们的生活更有保障，因此强力皮带运输机的优化设计，对煤炭的生产有着不可估量的好处，即节省了机械核对人力的消耗，也使企业成本降低利益增加。

（二）减少成本，利益获取最大化

对于企业来说获得利益最有效的方法就是降低成本，煤炭强力皮带运输机可以省去企业运用大量接卸设备的麻烦，企业只需要运用少量的强力皮带就能代替多台普通皮带，这样就节省了大部分的时间和金钱对这些设备进行护理和看护，这样节省下来的钱就可以接着投入到生产中，生产出更多的原料保障市场需求，也可以使企业自身的竞争力提高。

四、结语

对强力皮带进行优化设计后，使用中出现问题变少，而生产效率很大提高。同时煤炭企业前期投入减少，通过掌握强力皮带运输机的优化技术，在实践中不断创新和改进，总结经验，对运输机进行维护，保障运输机的正常使用，促进企业的发展。

参考文献：

[1] 薛德强；宋丽洁；张驰. 变频技术在采区运输系统中的研究与应用[J]. 科技信息. 2010（27）

[2] 张炎；刘瑞强；刘永. 煤矿井下风桥的设计及施工工艺[J]. 科技信息. 2009（01）