截割滚筒的非线性振动参数研究.pdf

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1、·机械研究与应用·2013年第1期(第26卷，总第123期)研究与分析截割滚筒的非线性振动参数研究杨琳琳，张闯(三一重型装备有限公司，辽宁沈阳110027)摘要：基于非线性振动理论，考虑了滚筒截割过程的非线性刚度和阻尼因素，建立了滚筒的非线性振动模型，分析了滚筒的物理和结构参数对其振动特性的影响。结果表明：有效地控制结构刚度和阻尼等参数，可以减少滚筒的振动，保证采煤机良好的工作性能和稳定性。关键词：采煤机；滚筒；振动；非线性中图分类号：TD421文献标志码：A文章编号：1007—4414(2013)O

2、1—0001—02AnalysisonnonlinearvibrationofshearerspiraldrumYanglin-lin，Zhangchuang(heavyequipmentCo．，Ltd，ShenyangLiaoningI10027，China)Abstract：Onthebasisofthetheoryofnonlinearvibration，amodelofnonlinearsystemforshearerspiraldrumisestablishedbyconsideringth

3、estiffnessanddamping．Theeffectofphysicalandstructuralparametersofspiraldrumvibrationisemphati—callyanalyzed．Theresultshowsthateffectivelycontrolthestiffnessanddampingcanreducethevibrationofthespiraldrumtoensuretheshearergoodperformanceandstability．Keywo

4、rds：shearer；spiraldrum；vibration；nonlinear1引言加上叶片和截齿在圆周上分布不均匀，使滚筒存在偏截割滚筒是采煤机最重要部件之一，滚筒的工作心质量，在旋转过程中产生离心力，即水平和垂直方环境恶劣复杂，煤岩的性质引起外界载荷变化不确向上的离心力分别为：定，产生了振动现象。滚筒的振动使截割工况恶化，F=metocosot(3)破坏截割性能，导致截齿损坏和截割传动失效J，严F。=metoslnogt(4)重影响采煤机的稳定性和安全性。文献[2]建立了式中：m是偏心质量；

5、e是偏心距；to是滚筒旋转角速度。采煤机振动的简化力学模型，并对其中的基本参数进2．3垂直方向的振动模型行了分析。文献[3]模拟了各种工况下的质量等因如图l所示，滚筒在垂直方向上受到时变的激励素对采煤机振动的影响曲线。以上研究从不同角度和自身重力Mg，根据拉格朗日定理其动力微分方分析了其振动机理，但是没有考虑滚筒振动的非线性程为：问题。笔者建立了滚筒非线性振动的数学模型，并针My+c夕+kyFbCOStoot+meo)sinoJt+Mg(5)对影响振动的主要结构参数进行了研究。式中：是滚筒质量；是接触

6、刚度；c是接触阻尼。2非线性振动模型2．1滚筒的外界载荷采煤机工作时，螺旋滚筒上的载荷是时刻变化的，但这些变化可看作存在一定的周期性¨4]。故用简谐力来模拟滚筒受到的外力。即水平和垂直方向上的激励分别为：图1垂直方向简化图2水平方向简化F=FCOSto0t(1)振动模型振动模型F=Fbcos(．o0t(2)式中：F。是滚筒水平方向受到的外力；F是滚筒垂直方向受到的外力。2．4水平方向的振动模型2．2滚筒的偏心质量滚筒在水平方向上作业时，其接触刚度和阻尼随由于滚筒在设计、制造和安装过程中存在误差，煤岩时

7、刻变化。此系统的非线性刚度项和阻尼项采收稿日期：2012—12—22作者简介：杨琳琳(1985一)，女，河北石家庄人，工程师，主要从事煤机产品的研发设计工作。研究与分析2013年第1期(第26卷，总第123期)·机械研究与应用·用duffing振子形式(k+ko)和vanderpol组合形式(一C+C。)分别定义，简化模型由图2给出。其振动微分方程为：—c+c。++kox3(6)=FCOSot+metooostot2．5非线性振动方程组滚筒两自由度的振动方程为：fMx—c+c0++。』c0s(7)l+

8、cy+ky振【=FbCOS0t+metosintot+Mg动遽为下一步研究，将式(7)无量纲化，设：度7-=tOt，y=∞o／，互=x／8，夕=y／8，=d~／dr，Y=d~／d~，=d2面／d，Y=d2／drH=c／MtO，N=co6／MtO，Q：ko8／MtO。图4滚筒振动随摇臂刚度图5滚筒振动随摇臂阻尼R=1／MStO．P=k／MtO．D=me~MS变化的关系图变化的关系图故将式化为：2l一H+Nx+P+Q振1{=FRcosyz+Dcos,j。(8