带式输送机参数化设计系统的设计与实现

孙向青，龚军，解玲

摘要：带式输送机是一种以连续方式输送物料的机械设备，能够部署在各种复杂的环境场所，现已成为散装物料的主要输送设备，具有安装方便、使用寿命长、工作效率高等诸多优点。文章提出了一种在.NET框架下，采用C# .NET为编程语言实现的带式输送机参数化设计系统。实践证明，参数化设计系统，能够使得带式输送机设计过程变得更加高效、准确和灵活，大大提高了设计者的工作水平和工作效率。

关键词：.NET框架；带式输送机；参数化设计

中图分类号：TP311                 文献标志码：：A

0引言

带式输送机是一种被广泛应用在港口、电厂、矿山、厂房的机械运输设备，具有构造简单、输送能力强、方便安装、维修方便、投资成本低等诸多优点，受到众多用户的喜爱。近年来，随着我国带式输送机技术快速的发展，带式输送机的设计理念和设计水平已经达到了国际先进水平。但是，随着用户对带式输送机的整体功能和性能的要求不断提高，带式输送机设计已经朝着高运载、大速度、长距离的方向发展，显然还延续人工方式进行设计、修改、再设计、再修改的方式已经不能适应当前的技术要求［1］。因此，使用相关的辅助软件对带式输送机主要部件进行参数化设计是提高广大设计者工作效率和设计水平的一种有效方法。

带式输送机的优点众多，但主要优点如下。

（1）能够运输多种物料。

带式输送机可以运输的物料种类非常丰富，不仅可以运输石料、木材、面粉等日常物资，还可以运输盐酸、硫酸以及其他一些腐蚀性强的物品［2］。

（2）运载能力强。

带式输送机具有超强的运输能力。一台带式输送机可以在1小时内完成上百吨物资的運送，在一些特殊的场合，甚至可以完成上万吨物资的运送。

（3）适合复杂环境工作。

同一般的运输工具，如汽车、轮船等比较，其适合的运输场所更加广泛，它不仅可以安装在具有一定角度的坡面上，同时还可以根据实际的地形进行安装，甚至可以按照用户的需要在一定的角度范围内转动［3］。

（4）运行状况稳定、运输成本低。

由于带式输送机故障率低的优点，在实际工作过程中，不需要投入太多的人力对其进行现场看护，大大节省了企业人力、物力的投入成本［4］。

从以上特点来看，带式输送机具有一些无可比拟的优点。但随着用户的需求不断变化，其设计水平还有很大的提升空间，需要设计者来改进优化，以满足用户新需求。

1带式输送机设计计算带式输送机总体设计过程中，需要考虑因素如下：（1）运输物料特性，如物料的粒度及级配、温度、湿度以及物料是否有腐蚀性或者其他特殊因素。（2）驱动装置的最大功率或者是运输能力。（3）安装环境及地质状态。（4）送料口位置、方向及卸料位置和方向。（5）带式输送机安装角度、高度等因素。除了上述考虑的因素外，还需要对一些参数进行计算，需要重点考虑以下方面。

1.1输送带张力计算

输送带张力是设计中的重要参数之一。在输送带正常工作的前提下，可以采用必要的实验手段和对应的计算方法来较为精准地计算输送带的实际张力。在已知输送带上物料质量和输送带的速度的前提下，可以根据物料的质量和输送带的速度来计算输送带的张力［5］。在张力计算的过程中，还要重点考虑弹性形变和垂度两个关键因素来保障输送带的运行稳定。

1.2输送带弯曲应力计算

输送带在实际的运行过程中，需要使用多个托辊和滚筒，所以在计算过程中还需要考虑输送带所承受的弯曲应力［6］。在计算输送带的弯曲应力时，需要考虑输送带的弯曲半径、输送带的弹性模量、泊松比以及抗拉强度等因素。根据输送带的弯曲半径和抗拉强度等参数，可以计算出输送带在弯曲处的应力分布情况，并据此选择合适的输送带材料。

1.3轴和轴承设计

轴和轴承是带式输送机中的重要组成部分。在设计轴和轴承时，需要考虑轴的强度和刚度、轴承的承载能力以及润滑和密封等因素［7］。根据实际工作情况和运行要求，可以选择适合的轴和轴承类型，并对其进行强度和刚度校核。此外，还需要考虑轴和轴承的安装和维护等方面的因素。

1.4驱动装置选择与设计

驱动装置是保证带式输送机正常工作的必要条件，对输送机的运载承受能力和工作效率起到重要的作用。在选择和设计驱动装置时，需要考虑电机功率、转速、扭矩等因素，还需要考虑减速器和制动器等辅助装置的选型和使用要求［8］。

1.5制动和逆止装置设计

制动和逆止装置是带式输送机安全运行的重要保障。在设计制动和逆止装置时，需要综合全盘考虑制动和逆止装置的制动力矩和逆止力矩等重要参数，以确保在紧急情况下能够及时停车或逆止［9］。此外，还需要考虑制动和逆止装置的安装和维护等方面的因素。

1.6托辊选择与设计

托辊是支撑运输带的重要组成部分，在选择和设计托辊时，需要考虑托辊的承载能力、转动惯量以及密封和润滑等因素。根据实际工况和运行要求，可以选择适合的托辊类型，并对其进行强度和刚度校核［10］。

1.7机架设计

带式输送机最重要的支撑零部件为机架，设计水平对输送机的稳定性起到非常重要的作用。在设计和选择机架时，需要考虑机架的结构形式、材料和尺寸等因素，以确保机架具有足够的承载能力和稳定性。根据实际工况和运行要求，可以选择适合的机架类型，并进行相应的强度和刚度校核。综上所述，带式输送机设计过程中，需要考虑多个方面，包括输送带张力计算、输送带弯曲应力计算、轴和轴承设计、驱动装置选择与设计、制动和逆止装置设计、托辊选择与设计以及机架设计等。在设计过程中，需要综合考虑各个方面的因素，以确保带式输送机的稳定、高效和安全运行。

2参数设计化实例2.1参数化设计带式输送机在参数设计的过程中主要考虑以下4种因素。

2.1.1带宽

带宽是带式输送机的重要参数之一，它决定了输送带的最大承载能力。根据所需运输物料的大小和重量，选择合适的带宽。例如：如果需要运输大型物料或重载物料，则需要选择较大带宽的输送带。

2.1.2驱动功率/扭矩

驱动功率/扭矩是带式输送机的另一个重要参数，它决定了输送带的驱动力和输送速度。根据所需运输物料的摩擦系数和提升高度，选择合适的驱动功率/扭矩。

2.1.3输送速度

输送速度是带式输送机的第三个重要参数，它决定了物料运输的时间和效率。根据实际生产需求和物料特性，选择合适的输送速度。

2.1.4托辊类型和尺寸

托辊是带式输送机的支撑部件，对输送带的稳定运行起着关键作用。托辊的类型和尺寸需要根据实际运输需求和输送带的宽度来选择。

基于.NET程序的带式输送机参数化设计流程如图1所示。

2.2设计框图

在对带式传送机设计过程中，由于市面上的带式传送机型号多样，各类参数对带式传送机的整体质量影响极大。一个适合的系数能够让设备消耗与耗能相匹配。如果通过复杂的公式来人工计算，难以保证系数的可靠性，而通过编程方式能够很好地弥补人工计算的缺点。软件设计如图2所示。

2.3程序编写

界面是人机交互的一个非常重要的组成部分，在.NET程序中，参数对话框由Form类表示。传统.NET中对话框是通过Form类的ShowDialog（）函数实现，但在AutoCAD中这个函数会出现一些无法预料的错误。所以AutoCAD.NET专门提供了2个函数来显示参数对话框，它们都是ApplicationServices命名空間的Application类的静态成员函数。

一般使用模态对话框，其显示是通过ShowModalDialog（）函数实现，其有5种重载，本文使用其中最简单的形式：

public static DialogResult ShowModalDialog（Form formToShow）

所以函数显示的方法如下：

public class CustomDialog

{［CommandMethod（"ModalDialog"）］

public void ModalDialog（）

{

ModalForm form=new ModalForm（）;

Application.ShowModalDialog（form）;

}

为了提高绘图效率，使用块的方式将图形加载到图形数据库当中。在使用.NET技术进行二次开发时，采用直接创建一个不带属性的简单块的方式，AutoCAD的块是储存在块表记录中的实体对象的集合。每一个块都从BlockBegin对象开始，然后紧跟着数个Entity对象，最后以BlockEnd对象结束。

要在.NET中创建块定义，可以按以下步骤进行：

（1）创建一个BlockTableRecord对象并设置块的名称。块由BlockTableRecord类表示，该类只有一个无参数的默认构造函数，所以当创建一个BlockTableRecord对象后，还需使用Name属性来设置块名称。利用Transaction类的GetObject（）函数获得当前图形的块表对象。

（2）创建组成快的实体对象。调用BlockTableRecord类的成员函数AppendEntity将组成快的实体写入块表记录，AppendEntity函数的定义如下：

PublicObject Id AppendEntity（Entity entity）;

通过调用BlockTable类的Add函数将创建的块表记录写入当前图形的块表。

2.4程序的自动加载与发布

采用Lisp、VBA和ARX生成的这些程序文件，AutoCAD能够自动识别并加载，但是对于.NET程序，本文要实现自动加载需要借助外部工具的力量，本文选择Inno Setup这个简单易操作的打包程序创建.NET安装程序。

Inno Setup是一个由Delphi语言编写的免费安装制作软件，相对市面上其他打包软件，它更加小巧、简便。要创建一个适用于多版本的AutoCAD安装程序要经历以下步骤：

（1）编写一个Windows窗体程序，用于显示当前系统安装的AutoCAD，用户需选择并启动所需的AutoCAD版本。

（2）编写一个acad.lsp的Lisp文件，在其中键入加载.NET程序集的NetLoad命令，用于AutoCAD启东时自动检索其启动位置的acad.lsp并自动运行。

（3）使用Inno Setup将上述两文件进行打包。

首先使用Visual Studio中的Windows窗体设计器将下图中的控件拖入。

随后在Load事件处理函数Form1_Load中加入关键代码如下：

Private void Form1_Load（object sender， EventArgs e）

{List locations=GetAutoCADLocations（）;

Foreach（string location in locations）

{

string installedCADs=location.Split（'＼＼'）.Last（）;

this.listBox1.Items.Add（installedCADs）;

}

}

public static List GetAutoCADLocations（）

{

List locations=new List（）;

RegistryKeykeyLocalMachine=RegistryKey.OpenBaseKey（RegistryHive.LocalMachine，RegistryView.Registry64）;

RegistryKey keyAutoCAD=keyLocalMachine.OpenSubKey（"SOFTWARE＼＼Autodesk＼＼AutoCAD"）;

string［］ cadVersions=keyAutoCAD.GetSubKeyNames（）;

foreach （string cadVersion in cadVersions）

{

RegistryKey keyCADVersion=keyAutoCAD.OpenSubKey（cadVersion）;

string［］ cadNames=keyCADVersion.GetSubKeyNames（）;

foreach （string cadName in cadNames）

{

if （cadName.EndsWith（"804"））

{

RegistryKey keyCADName=keyCADVersion.OpenSubKey（cadName）;

string location=keyCADName.GetValue（"Location"）.ToString（）;

locations.Add（location）;

}

}

}

return locations;

}

在使用OpenSubKey获取AutoCAD在注册表中的键时，由于当前系统位数不同，不能直接抓取，只能获取到32位系统的注册表键，为了解决这个问题，先使用OpenBaseKey函数打开64位系统的注册表母键值，来避免这个问题。

准备第二部分的文件，用记事本文件输入一段Delphi代码：

（COMMAND “NETLOAD” “Chop10.dll”）

将记事本文件名改为acad.lsp，并將这两个文件复制到一个文件夹中，打开Inno Setup进行安装程序打包。

2.5实例分析

本文以输送机机架中的连接钢部件管为例，介绍其设计过程。首先，访问系统主界面后，依次点击参数设计、卸载架、连接钢管后，弹出连接钢管参数对话框，在对话框中分别输入长度为304mm，小圆孔直径为25mm，大圆孔直径为80mm，中心距为200mm等参数后，点击确定后，就可以生成三维参数模型。三维参数模型如图3所示。

如果设计者对该三维参数模型不满意，可以重复上述步骤，在连接钢管参数对话框中修改参数后，重新生成新的三维模型。

3结语

本文提出的带式输送机参数化设计系统，旨在提高带式输送机设计人员的设计效率和设计质量，从而增强其设计产品在市场的竞争力，用户可以通过系统输入带式输送机关键部件的参数后，自动生成带式输送机的三维模型，同时也能够生成二维工程图。

实践表明，该参数化设计系统能够较好解决人工建模过程中对设计方案反复修改、重构的缺点，显著降低了产品的设计周期，极大地提高了设计者的设计水平和设计效率，能够为同行提供有益参考。

参考文献

［1］王庆刚，李刚.网络舆情形成机制与危机管理研究［J］.产业与科技论坛，2021（4）：223-224.

［2］张鹏.基于SolidWorks二次开发的带式输送机参数化设计［J］.港口装卸，2022（4）：4-5.

［3］于中山，邱冶.带式输送机传动滚筒轴的参数化设计与有限元分析［J］.机械制造，2022（3）：1-4.

［4］殷华，曹现刚.基于参数化设计的矿用带式输送机结构优化研究［J］.能源与环保，2021（5）：233-238.

［5］黄勇，魏坤坤，潘江如，等.基于参数化设计的DTⅡ型带式输送机数字样机系统开发［J］.内燃机与配件，2020（24）：197-201.

［6］雷宏.基于SolidWorks的DSJ100/200带式输送机参数化设计的研究［J］.机械管理开发，2019（10）：11-12.

［7］王韶霞．AutoCAD二次开发技术在煤矿的应用［J］．煤炭技术，2023（6）：165-166.

［8］马武，霍明明.带式输送机传动滚筒参数化设计及稳定性研究［J］.煤矿机械，2018（9）：23-25.

［9］伍文进.三维CAD技术发展及其对制图课程教与学影响之探讨［J］．中国电力教育，2019（11）：165-167.

［10］薛成龙，王学文，谢嘉成，等.带式输送机关键零部件多方法参数化协同建模研究［J］.矿业研究与开发，2019（2）：111-115.

（编辑王永超）

Design and implementation of a parameterized design system for belt conveyor

Sun  Xiangqing1， Gong  Jun2*， Xie  Ling2

（1.Petroleum transportation Co.， Ltd.， of China， Urumqi 830012， China; 2.Xinjiang University， Urumqi 830046， China）

Abstract：  Belt conveyor is a mechanical device driven by friction to transport materials in a continuous way. It is widely used in transportation places with a certain inclination angle or horizontal transportation places， and has many characteristics such as convenient installation， long service life and high working efficiency. In this paper， a parametric design method of belt conveyor based on C# .NET programming language under the. NET framework is proposed. By using this method， all parameters of belt conveyor can be managed conveniently. In the design process， users can input different parameter values according to their actual needs， and the system can automatically generate a belt conveyor model that meets the needs of users. On this basis， users can further modify and optimize the model until they are satisfied with it. Practice has proved that this design method can make the design process of belt conveyor more efficient， accurate and flexible， and greatly improve the working level and efficiency of designers.

Key words： .NET framework; belt conveyor; parametric design