连续采煤机的动力学模型

通过必要的简化与假设,在力学分析的基础上利用拉格朗日法将顶部悬挂式连续采煤机简化为具有9个自由度的动力学模型,并建立了其数学模型;为利用计算机模拟各主要部件的质量、刚度、阻尼、滚筒转数与载荷等参数对连续采煤机动力学行为的影响创造了条件,为改进连续采煤机设计、减轻机器的振动和改善其动态特性提供了理论方法和有效的手段.     

基于虚拟激励法的采煤机截割部振动响应分析

针对研究采煤机摇臂随机载荷作用下振动响应问题时,频率响应函数H矩阵的求解过程繁琐等问题,文中使用虚拟激励法构造虚拟载荷施加于采煤机滚筒,研究采煤机摇臂在纵向随机载荷作用下的振动响应。使用ADAMS多体运动仿真软件建立摇臂多体运动仿真模型,并进行仿真研究,得到仿真结果略大于理论计算结果。对采煤机截割部进行振动试验测试,所得测试结果略大于仿真及理论计算结果,但是误差在10%以内,能够达到精度要求。通过调整系统各个部件的质量、刚度和阻尼研究其对系统振动响应的影响。结果表明,滚筒质量和滚筒连接梁的刚度对系统振动影响较大,在对摇臂进行设计时要进行合适的优化设计。     

螺旋滚筒的非线性动态特性分析

针对采煤机滚筒在生产中出现的振动现象,利用非线性振动理论,建立了滚筒在变刚度变阻尼下的两自由度非线性振动模型,分析了截割转速变化对滚筒振动的影响。结果表明,合理选择截割转速可以有效的减少滚筒的振动,保证采煤机良好的工作性能和稳定性。     

随机激励下采煤机行走方向的振动特性分析

采用理论分析与试验相结合的方法研究了采煤机在行走方向上的振动特性。分析了采煤机工作过程中的滚筒随机截割载荷、行走非线性驱动载荷、摩擦载荷,再以这3个载荷作为工况激励,建立了采煤机5自由度非线性振动方程,分析了采煤机行走方向的振动特性。结果表明:采煤机各部件刚度和质量值较大,摇臂和机身的振动特性较为相似;当行走速度为3~6 m/min时,随着行走速度的增加,整机响应振幅随之变大;由相图和庞加莱映射反映出整机振动处于混沌状态。对采煤机振动特性进行了现场试验,试验测得的机身振动加速度有效值为171.83 mm/s2,接近仿真值(156.06 mm/s2),表明采煤机的非线性模型在一定程度上可以视为是准确的。     

不同煤岩硬度下采煤机竖直方向振动特性分析

针对采煤机在实际工作过程中的振动问题,运用多体动力学理论,综合考虑采煤机行走部与刮板输送机之间的接触特性、调高油缸的支撑特性、摇臂的自身刚度以及采煤机滚筒、摇臂、机身各部分之间的连接特性和机身的振动摆角,建立了采煤机竖直方向的6个自由度的动力学模型。并将采煤机滚筒竖直方向载荷作为外部激励,采用数值分析方法,求解了煤岩硬度对采煤机竖直方向振动特性的影响。结果表明:当煤岩的截割阻抗均值在200 k N/m～400 k N/m之间变化时,对采煤机前后截割部的振动位移影响较大,前后滚筒的变化范围分别为13. 42 mm～26. 83 mm、8. 19 mm～16. 37mm,前后摇臂的变化范围分别为5. 31 mm～10. 62 mm、3. 32 mm～6. 65 mm。最后通过实验对模型结果进行了验证。     

不同牵引速度下采煤机竖直方向振动特性分析

针对采煤机在实际工作过程中的振动问题,运用多体动力学理论,综合考虑采煤机行走部与刮板输送机之间的接触特性、调高油缸的支撑特性、摇臂的自身刚度以及采煤机滚筒、摇臂、机身各部分之间的连接特性和机身的振动摆角,建立了采煤机竖直方向的6个自由度的动力学模型。并将采煤机滚筒竖直方向载荷作为外部激励,采用数值分析方法,求解了不同牵引速度对采煤机竖直方向振动特性的影响。结果表明:当牵引速度在2 m/min～5 m/min之间变化时,对采煤机前后截割部的振动位移影响较大,前后滚筒的变化范围分别为12.332 5 mm～38.910 4 mm、7.524 0 mm～23.739 6 mm,前后摇臂的变化范围分别为4.882 6 mm～15.405 2 mm、3.054 8 mm～9.638 4 mm。最后通过实验对模型结果进行了验证。     

滚筒实验载荷采煤机斜切工况下振动特性分析

针对斜切工况下采煤机的载荷冲击大、振动剧烈的问题,采用Hertz接触理论描述采煤机行走部与刮板输送机间的接触刚度,运用接触碰撞理论描述导向滑靴与销排间的接触间隙,再基于集中质量法,建立了斜切工况下采煤机侧向上6个自由度非线性动力学模型。以实验测试得到的滚筒轴向截割载荷作为激励,分析了斜切工况下采煤机侧向的振动特性。结果表明:整机振动量随着滚筒截深的增大而增大,前滚筒大于后滚筒、前摇臂大于后摇臂,机身的振动量相对较小,最后通过实验对模型结果进行了验证。     

实验载荷下采煤机截割部牵引方向动态特性分析

针对实际过程中采煤机截割部的载荷冲击大、振动剧烈的问题。综合考虑了采煤机摇臂的自身特性,以及将调高油缸的支撑特性,并依据胡克定律对其等效刚度进行了描述,建立了采煤机截割部竖直方向上三个自由度非线性动力学模型。将实验采集得到的原始数据,通过小波分解数据处理方法,对其干扰信号进行了降噪重构。以实验测试得到的滚筒截割载荷作为激励,分析了不同举升角下采煤机截割部牵引方向的动态特性。结果表明:滚筒的振动波动较大,驱动电机的振动波动较小,随着采煤机举升角的增加,截割部各部分的振动位移逐渐增大,并且振动位移的波动逐渐变大,当举升角为17°时,滚筒的振动位移均值分别为26.102 mm,最后通过实验对模型结果进行了验证。     

采煤机振动特性研究

为研究采煤机截割复杂煤层时的振动特性,利用多软件协同仿真平台建立采煤机整机多体模型,基于破煤理论结合煤样性质测试结果对采煤机前后滚筒受到的外部载荷进行计算,通过施加载荷边界条件对模型进行动力学和振动特性仿真,得到了前后摇臂壳体的受力分布及不同测试点的加速度响应,其中前滚筒的振动明显大于后滚筒;滚筒垂直方向上的振动最为剧烈。利用子结构模态综合法判断出应力以及测试点加速度与模态振动的相关性,其中第3阶模态中摇臂的弯曲和扭转变形会造成采煤机振动加剧及受力增大。研究结果为采煤机的结构改进、后续测试提供了重要的参考。     

不同举升角下采煤机振动特性分析

针对采煤机在实际工作过程中的振动问题,运用多体动力学理论,综合考虑采煤机导向滑靴和平滑靴的支撑特性、摇臂的刚度以及调高油缸的支撑刚度,建立了采煤机在竖直方向上6个自由度的动力学模型。并将采煤机滚筒在竖直方向所受到的载荷作为外部激励,采用数值分析方法,求解了摇臂不同举升角对采煤机竖直方向振动特性的影响。结果表明:当举升角在17°~37°之间变化时,对前滚筒、摇臂的振动位移影响较大,变化范围分别为21.552 1 mm~15.424 mm、9.400 5 mm~3.306 4 mm;由于实际工况下,采煤机整机在低频范围内振动,因此举升角的变化对其振动加速度的影响不敏感。     

Bending and vibration of a discontinuous beam with a curvic coupling under different axial forces

The transverse stiffness and vibration characteristics of discontinuous beams can significantly differ from those of continuous beams given that an abrupt change in stiffness may occur at the interface of the former. In this study, the equations for the deflection curve and vibration frequencies of a simply supported discontinuous beam under axial loads are derived analytically on the basis of boundary, continuity, and deformation compatibility conditions by using equivalent spring models. The equation for the deflection curve is solved using undetermined coefficient methods. The normal function of the transverse vibration equation is obtained by separating variables. The differential equations for the beam that consider moments of inertia, shearing effects, and gyroscopic moments are investigated using the transfer matrix method. The deflection and vibration frequencies of the discontinuous beam are studied under different axial loads and connection spring stiffness. Results show that deflection decreases and vibration frequencies increase exponentially with increasing connection spring stiffness. Moreover, both variables remain steady when connection spring stiffness reaches a considerable value. Lastly, an experimental study is conducted to investigate the vibration characteristics of a discontinuous beam with a curvic coupling, and the results exhibit a good match with the proposed model.

     

焦炭塔结构的固有频率和振型研究

在传统的直立塔设备固有频率和振型的计算中,将塔设备简化为悬臂梁计算模型,但实际塔的薄壁圆筒结构与梁模型不符,为此对焦炭塔建立有限元分析模型进行模态分析,得到焦炭塔的固有频率和振型,计算分析表明,由于焦碳塔特殊的结构特点使得焦炭塔的振动特性与传统大型直立设备简化为悬臂梁计算模型所得振动特性相比有所不同,因此焦炭塔结构的计算中涉及到高阶振型与固有频率时,不宜简化为悬臂梁计算模型。     

鼓式制动器制动低频振动特性的有限元分析

采用有限元方法分析了鼓式制动器低频制动的振动特性,并进行了验证。在鼓式制动器机理分析的基础上,以一款商用车上使用的鼓式制动器为原型建立了鼓式制动器低频制动时振动的有限元模型,通过模拟计算制动过程中的瞬态响应,分析了鼓式制动器在制动过程中低频振动的特性。试验结果表明,有限元分析结果与试验结果基本一致。     

考虑跳振现象的压实系统振动轮的滞回响应特性研究

振动压实下土壤滞回恢复力与位移呈现不对称滞回特性,考虑土壤密实度较高时振动轮易发生跳振现象,建立了基于土壤特性参数的不对称滞回模型,一次近似的前提下,利用谐波线性法将非线性作用力线性化为等效刚度和等效阻尼。通过数值仿真,对压实系统振动轮的非线性滞回特性进行了研究。结果表明：压实初期土壤处于弹塑性变形阶段,振动轮产生超谐波共振;压实中后期随着压实土壤的不断密实,振动轮产生亚谐波共振,标志着跳振的发生,一定条件下进入混沌状态;合理调整激振力和激振频率可以有效地抑制跳振,避免混沌运动。     

轴—壳体系统耦合振动控制原理分析及试验

螺旋桨脉动力是引起轴系—壳体振动的主要因素。基于频域模型,研究轴—壳系统耦合振动特性及参数影响,从原理上分析在推进轴系上施加控制力来抑制耦合系统振动的控制方法,并讨论基于自适应前馈控制策略的主动控制方案。采用自适应对消及归一化最小均方算法,在轴上施加纵向控制力,实时抵消脉动推力,降低轴系纵向振动,由此抑制由于轴系振动所引起的壳体振动。仿真结果表明：控制力施加位置对控制效果影响很小,不同轴承刚度对控制力大小的需求不同,刚度较小时误差收敛速度较慢,刚度达到一定程度以后收敛速度不变。通过轴—壳体试验系统对原理分析进行验证,结果也表明推力轴承刚度对轴系纵振频率的影响,所提出的控制方法能够有效地抑制壳体振动。     

平板式钻井液叠层筛网自由振动分析

平板式钻井液叠层筛网在钻井液振动筛上得到广泛应用,研究振动筛的结构参数和安装参数对其自由振动的影响可为振动筛和筛网的设计及使用提供依据。提出将使用螺栓绷紧方法安装的筛网模型简化为弹性支承多跨单向连续矩形薄板模型,忽略筛网上的结构非线性特征,整张筛网看作由被底部橡胶支承条划分为k+1块的小矩形板组成。基于弹性矩形薄板振动理论,建立每小块矩形薄板的自由振动方程,提出各跨间薄板的连续性条件,利用传递矩阵方法推导出了整张筛网的传递方程,根据边界条件得到筛网自由振动的频率方程。对某一型号平板式叠层筛网的自由振动特征方程进行数值求解,得到不同螺栓预紧力、不同橡胶支撑条数目及刚度下筛网的固有频率,数据分析表明这三种参数均与筛网的固有频率呈正相关性,并且互相之间有一定影响。     

基于刚柔耦合的高方平筛动力学建模与振动模态分析

针对高方平筛和其上固结的柔性吊杆组成的动力学系统,进行了刚柔耦合的动力学建模和振动模态分析。将筛体—偏重块系统和吊杆分别作为刚体和弹性的可变形体,建立了筛体稳态圆振动方程和吊杆悬臂梁力学模型,总结出系统固有频率的计算方法。在此基础上,采用有限元方法对系统进行了模态计算和动力学响应分析。结果表明,理论模型能够很好地反映筛体与吊杆之间的动力学耦合关系;以理论分析为基础的载荷和边界条件的设置,使有限元仿真结果较准确地模拟了系统实际的振动特性。     

基于有限元法计算机直接制版设备辊筒模态分析

针对计算机直接制版设备辊筒进行有限元法动力学理论推导和临界转速的确定,利用Ansys workbench对辊筒进行模态分析,得出前六阶振型和极限转速。在满足辊筒20μm振动条件下,对辊筒进行静态分析,得出辊筒的最大转速、强度和挠度满足实际工况需求,并验证辊筒在最大工作转速下不会产生共振现象,实现了辊筒静动态特性的分析。     

阵列式扰振力测量平台及其测量策略

为了测量大质量设备的多维扰振力,设计了一种基于传感器阵列式分布的多维扰振测量平台.该平台基于压电传感器采用了冗余式阵列的振动测量策略,解决了大负载及高刚度的测量要求,避免了结构耦合引入的测量精度损失.同时,为了克服阵列式测量引入的冗余测量误差,本文基于广义逆求解法进行测量精度优化,针对不同的被测振源选取不同位置的传感器...