【精品】建龍(小論文)

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1、米煤機截割部振動性能及參數(shù)化設(shè)計的研究趙麗姐周建龍(遼寧工程技術(shù)大學(xué)機械工程學(xué)院，遼寧阜新123000)1.引言采煤機在工作過程中，截齒受力的非線性以及遇到結(jié)核、夾汗籌的瞬時沖擊載荷是引起采煤機振動的主要原因。同吋，其工作機構(gòu)的安裝精度、截齒在螺旋滾筒上的非均勻分布以及采煤機系統(tǒng)中主要零、部件結(jié)構(gòu)的設(shè)計缺欠也將引起機器的振動，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的疲勞損傷,致使采煤機尤其是其截割部的薄弱環(huán)節(jié)出現(xiàn)過載而損壞，影響采煤機的工作性能，降低其使用壽命和工作的可靠性，其至使其無法工作。因此，在產(chǎn)品設(shè)計階段，采用虛擬樣機

2、技術(shù)來研究復(fù)雜煤層賦存條件下工作狀態(tài)的釆煤機截割部其振動性能具有重要意義。2.滾筒的載荷模擬采煤機在工作時，滾筒截齒只要截入煤壁，就要承受截割阻力，順序式滾筒截齒還要受到側(cè)向力，此外還有作川于螺旋葉片上的裝煤反力等的多重作川，而在采煤機切入煤壁的過程中，滾筒還將受到一個附加的軸向力［1］。山于同時參與截割的齒數(shù)和截齒位置是變化的，煤巖的物理機械性質(zhì)也是隨機的，因此,截齒給與煤巖的截割力、截割功率等動力學(xué)參數(shù)也是變化的。為了定性的研究采煤機工作可靠性和振動特性，即對滾筒截齒承受的瞬時載荷、瞬時力矩和

3、功率進(jìn)行分析計算，并將瞬時負(fù)載施加給虛擬樣機運動學(xué)和動力學(xué)仿真軟件adams中進(jìn)行仿真分析和優(yōu)化設(shè)計。本研究中，基于Matlab模擬出各個截齒上的瞬態(tài)載荷，并將其轉(zhuǎn)化到滾筒的質(zhì)心上，得到簡化的三向力和三向力矩曲線，如圖1、2所示。采用Matlab的文件操作函數(shù)牛成滾筒瞬時負(fù)載的文本(.txt),再在ADAMS/VIEW中將該文本數(shù)據(jù)定義為樣條曲線Spline,然后定義樣條函數(shù)AKTSPL形式的驅(qū)動約束，就能實現(xiàn)虛擬樣機模型復(fù)雜載荷三向力和力矩的施加問題。采煤機滾筒受到的瞬時三向力曲線圖1滾筒質(zhì)心處

4、三向力曲線采煤機滾筒受到的瞬時三向力矩曲線32101■/S1間HHH88圖2滾筒質(zhì)心處三向力矩曲線1.截割部虛擬樣機振動模型的建立3.1頻域內(nèi)激勵的施加在ADAMS/View模塊中完成施加三向力和力矩的樣條曲線Spline后，點擊Build/DataElemem/Spline/Modify命令，選擇viewas--plot,再點擊TransferToFullPlot按鈕，就可以將此曲線調(diào)入后處理Postprocesso模塊。利用Postprocessor模塊中的內(nèi)部程序?qū)d荷三向力和力矩進(jìn)行功率譜

5、密度PSD的求解將其轉(zhuǎn)化為頻域內(nèi)曲線，即可獲取振動仿真所需的頻域內(nèi)的力激勵和力矩激勵曲線；進(jìn)行頻率分析，可知載荷的優(yōu)勢頻率主要集中在低頻帶寬內(nèi)（＜10Hz）o根據(jù)滾筒和截割電機的轉(zhuǎn)速得其轉(zhuǎn)頻分別為0.54Hz和24.6Hz。3.2振動模型的建立利用Pro/E建立截割部系統(tǒng)的總裝模型并進(jìn)行全局干涉檢杳，在沒有干涉的前提下將其導(dǎo)入到ADAMS中，并根據(jù)實際裝配關(guān)系添加運動副、接觸、阻尼和柔性連接等約束；利用ANSYS對売體、行星架和行星軸等易損壞件進(jìn)行柔性化，生成模態(tài)中性文件，XL接導(dǎo)入到ADAMS中

6、進(jìn)行柔性體替換，完成虛擬樣機剛?cè)狁詈夏Ｐ偷慕ⅲ?］。利川ADAMS/Vibration模塊，添加輸入通道及輸出通道［3］,其中輸入通道建立在滾筒質(zhì)心處，為模擬載荷得到的頻域內(nèi)三向力激勵和力矩激勵；輸出通道是建立在截割部質(zhì)心處,反映了質(zhì)心處的三向位移及合方向上的位移響應(yīng)，最終建立了復(fù)雜剛?cè)狁詈辖馗畈刻摂M樣機的振動模型。如圖3所示：圖3截割部剛?cè)狁罱檎駝幽Ｊ??截割部系統(tǒng)的受迫振動分析3.1系統(tǒng)的模態(tài)參數(shù)及主要振型利川ADAMS/Vibration的受迫振動分析(ForcedVibrationAna

7、lysis)進(jìn)行仿真，口動獲取截割部系統(tǒng)的模態(tài)參數(shù)。由丁?高階模態(tài)不易被激發(fā)并對系統(tǒng)的振動影響較小，故只研究系統(tǒng)的前面階的主要模態(tài)，如表1所示。農(nóng)1系統(tǒng)主耍的模態(tài)參數(shù)Table1VariousstepsmodalparameterofSystem階數(shù)123456頻率/Hz2.77e+l7.20e+l8.79e+l1.95e+23.26e+23.36e+2阻尼比7.83e-41.76e-31.44e-32」9e-35.24e-34.77e-3rtl表1對見，結(jié)合截割滾筒截入煤樂的載荷優(yōu)勢頻率主要為低

8、頻、滾筒轉(zhuǎn)頻0.54Hz,發(fā)現(xiàn)它們都遠(yuǎn)離系統(tǒng)的各階模態(tài)頻率，并不在其某階模態(tài)頻率的半功率帶寬內(nèi),因而不會引起系統(tǒng)的共振現(xiàn)象。通過ADAMS后處理模塊的動畫播放功能，觀察系統(tǒng)主要模態(tài)下的振型，如圖4所示。山圖4可見，第1階振型為沿xy平面即截割工作面的扭轉(zhuǎn)振動，其屮殼體仲出端較為激烈其拐角處易裂紋或折斷，截割部整體發(fā)牛扭曲；第2階振型為垂直工作而的扭轉(zhuǎn)及平行工作而上下擺動的合成振動；第3階振型為垂直與工作而的彎曲振動，主要集中在截割部前半部分；第4階振型主要為垂立與工作而的擺振，主要