【精品】建龙(小论文)

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1、米煤机截割部振动性能及参数化设计的研究赵丽姐周建龙(辽宁工程技术大学机械工程学院，辽宁阜新123000)1.引言采煤机在工作过程中，截齿受力的非线性以及遇到结核、夹汗筹的瞬时冲击载荷是引起采煤机振动的主要原因。同吋，其工作机构的安装精度、截齿在螺旋滚筒上的非均匀分布以及采煤机系统中主要零、部件结构的设计缺欠也将引起机器的振动，导致结构的疲劳损伤,致使采煤机尤其是其截割部的薄弱环节出现过载而损坏，影响采煤机的工作性能，降低其使用寿命和工作的可靠性，其至使其无法工作。因此，在产品设计阶段，采用虚拟样机

2、技术来研究复杂煤层赋存条件下工作状态的釆煤机截割部其振动性能具有重要意义。2.滚筒的载荷模拟采煤机在工作时，滚筒截齿只要截入煤壁，就要承受截割阻力，顺序式滚筒截齿还要受到侧向力，此外还有作川于螺旋叶片上的装煤反力等的多重作川，而在采煤机切入煤壁的过程中，滚筒还将受到一个附加的轴向力［1］。山于同时参与截割的齿数和截齿位置是变化的，煤岩的物理机械性质也是随机的，因此,截齿给与煤岩的截割力、截割功率等动力学参数也是变化的。为了定性的研究采煤机工作可靠性和振动特性，即对滚筒截齿承受的瞬时载荷、瞬时力矩和

3、功率进行分析计算，并将瞬时负载施加给虚拟样机运动学和动力学仿真软件adams中进行仿真分析和优化设计。本研究中，基于Matlab模拟出各个截齿上的瞬态载荷，并将其转化到滚筒的质心上，得到简化的三向力和三向力矩曲线，如图1、2所示。采用Matlab的文件操作函数牛成滚筒瞬时负载的文本(.txt),再在ADAMS/VIEW中将该文本数据定义为样条曲线Spline,然后定义样条函数AKTSPL形式的驱动约束，就能实现虚拟样机模型复杂载荷三向力和力矩的施加问题。采煤机滚筒受到的瞬时三向力曲线图1滚筒质心处

4、三向力曲线采煤机滚筒受到的瞬时三向力矩曲线32101■/S1间HHH88图2滚筒质心处三向力矩曲线1.截割部虚拟样机振动模型的建立3.1频域内激励的施加在ADAMS/View模块中完成施加三向力和力矩的样条曲线Spline后，点击Build/DataElemem/Spline/Modify命令，选择viewas--plot,再点击TransferToFullPlot按钮，就可以将此曲线调入后处理Postprocesso模块。利用Postprocessor模块中的内部程序对载荷三向力和力矩进行功率谱

5、密度PSD的求解将其转化为频域内曲线，即可获取振动仿真所需的频域内的力激励和力矩激励曲线；进行频率分析，可知载荷的优势频率主要集中在低频带宽内（＜10Hz）o根据滚筒和截割电机的转速得其转频分别为0.54Hz和24.6Hz。3.2振动模型的建立利用Pro/E建立截割部系统的总装模型并进行全局干涉检杳，在没有干涉的前提下将其导入到ADAMS中，并根据实际装配关系添加运动副、接触、阻尼和柔性连接等约束；利用ANSYS对売体、行星架和行星轴等易损坏件进行柔性化，生成模态中性文件，XL接导入到ADAMS中

6、进行柔性体替换，完成虚拟样机刚柔耦合模型的建立［2］。利川ADAMS/Vibration模块，添加输入通道及输出通道［3］,其中输入通道建立在滚筒质心处，为模拟载荷得到的频域内三向力激励和力矩激励；输出通道是建立在截割部质心处,反映了质心处的三向位移及合方向上的位移响应，最终建立了复杂刚柔耦合截割部虚拟样机的振动模型。如图3所示：图3截割部刚柔耦介振动模世4•截割部系统的受迫振动分析3.1系统的模态参数及主要振型利川ADAMS/Vibration的受迫振动分析(ForcedVibrationAna

7、lysis)进行仿真，口动获取截割部系统的模态参数。由丁•高阶模态不易被激发并对系统的振动影响较小，故只研究系统的前面阶的主要模态，如表1所示。农1系统主耍的模态参数Table1VariousstepsmodalparameterofSystem阶数123456频率/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对见，结合截割滚筒截入煤樂的载荷优势频率主要为低

8、频、滚筒转频0.54Hz,发现它们都远离系统的各阶模态频率，并不在其某阶模态频率的半功率带宽内,因而不会引起系统的共振现象。通过ADAMS后处理模块的动画播放功能，观察系统主要模态下的振型，如图4所示。山图4可见，第1阶振型为沿xy平面即截割工作面的扭转振动，其屮壳体仲出端较为激烈其拐角处易裂纹或折断，截割部整体发牛扭曲；第2阶振型为垂直工作而的扭转及平行工作而上下摆动的合成振动；第3阶振型为垂直与工作而的弯曲振动，主要集中在截割部前半部分；第4阶振型主要为垂立与工作而的摆振，主要