多自由度刨煤机动力学模型的建立与仿真

在单自由度刨煤机动力学模型的基础上,根据刨煤机的实际运行工况,建立了刨煤机多自由度非线性动力学模型,其中考虑了随机的煤壁作用力、刨链预紧力、链轮多边形效应因素的影响。并采用MATLAB/Simulink进行数值求解和仿真,得到了在各因素影响下刨头速度和刨链张力的变化状态。结果表明随机煤壁作用力和刨链预紧力对刨头速度和刨链张力变化的影响较大,链轮多边形效应影响较小,并且随机的煤壁作用力弱化了链轮多边形效应的影响。对多自由度和单自由度刨煤机动力学模型进行了比较分析,得出各种因素的影响规律是一致的,多自由度动力学模型更符合实际工况。为分析刨煤机动力学问题以及提高刨链可靠性提供理论基础。     

基于离散单元法的刨煤机刨削性能分析及试验研究

为研究刨煤机的刨削性能,以BH38/2×400型刨煤机为研究对象,对其应用煤层煤样性质进行测定,确定出煤壁材料本征参数并构建出煤壁三维黏结接触模型。通过对刨煤机刨削过程进行数值模拟,得到刨削过程中刨头的受力信息、煤炭颗粒运动规律以及刨削后煤壁表面残留状态,分析了不同刨削深度和刨速条件下刨刀受力的变化规律。研究结果表明:刨刀受力的线性累加使得刨头刨削阻力和煤壁挤压力较大,刨头受力接近高斯分布;刨削过程中刨削深度过大会造成能量积聚与释放急剧增加,刨削速度改变对刨刀受力影响较小。通过动力学仿真发现刨刀合金头镶嵌处和刀体背脊处的受力较为恶劣,刨刀前侧合金头位置出现严重的变形;对不同条件下刨煤机刨削过程进行了试验测试,测试得到刨刀三向力与仿真结果最大误差分别为7.21%,7.91%和9.41%,通过追踪刨刀的工作状态,发现刨刀损坏形式与仿真结果一致,验证了离散元数值模拟的准确性;研究结果为刨煤机刨削性能评价及其结构优化提供一种新的方法。     

刨煤机刨刀截割载荷与刨头振动特性实验分析研究

为了揭示刨煤机截煤过程中刨刀载荷与刨头振动规律,探寻影响两者变化的因素,采用1:1模拟实际工况的刨煤机动态特性实验平台进行了测试研究,获得了刨头上部宽刨刀、中部短刨刀、下部长刨刀的载荷分布规律及刨头振动特性规律,实验结果表明:上部宽刨刀截割载荷最大、下部长刨刀次之、中部短刨刀最小,三把刨刀的刨削力、侧向力、挤压力幅值累计频次呈现瑞利分布;刨头在x方向振动加速度在±200 m/s~2范围内波动,z方向在±100 m/s~2范围内波动,xz平面内的转动角加速度在±100 rad/s~2范围内波动,振动曲线变化规律与刨刀载荷曲线变化趋势具有一定的相似性,刨刀载荷功率谱曲线峰值频率为刨头沿线振动频率的整数倍,刨头振动功率谱曲线峰值频率包含了刨头沿线振动频率和刨刀载荷峰值频率,研究结果揭示了刮板输送机中部槽沿线直线度是影响刨刀载荷波动和刨头振动的主要因素。     

基于NSGA-Ⅱ算法的不完全概率信息刨头多目标模糊可靠性优化

针对滑行刨煤机能耗和载荷波动问题,讨论了随机参数服从非正态分布滑行刨煤机刨头的多目标可靠性优化,在基本随机参数的前四阶矩已知的情况下,应用随机摄动法和Edgeworth级数方法,计算刨头多目标的可靠性,并采用遗传算法NSGA\-Ⅱ算子进行模拟可靠性运算.研究结果表明：该方法计算得到的刨煤机刨头的载荷波动和比能耗显著降低,提高了刨煤机的工作可靠性,优化了刨头的结构参数．     

刨煤机链轮模态分析及刨链与链轮的冲击仿真

为研究刨煤机的振动,提高刨煤机的工作性能,通过建立刨煤机链轮的实体模型,通过ansys软件对链轮的模态进行分析,并应用Adams软件仿真链轮与刨链间的冲击,为研究刨煤机的振动、改进设计、合理确定刨煤机的参数提供理论依据。     

转向架对高速列车气动性能的影响

随着列车速度不断提高,转向架对整车气动阻力的影响越来越大,也是研究轮轨关系及地面效应的基础。采用数值计算方法对有无转向架列车不同运行速度和横风风速下的气动特性进行了数值计算,研究了转向架对列车气动特性的影响。研究结果表明:当无横风时,有无转向架列车受到的气动阻力和升力均近似与列车运行速度的平方成正比,而转向架受到的空气阻力约占总阻力的25%,且随着列车速度的增加而增加,但增加幅度较小;横风对列车的气动阻力、气动升力、侧向力影响都很大,且相同横风下,考虑转向架时列车的气动阻力约为不考虑时的1.7倍。     

刨头间隙碰撞载荷下滑架体疲劳寿命试验分析

针对刨煤机中部槽滑架体在工作过程中出现的疲劳断裂现象,采用理论与试验相结合的方法,基于Winkler弹性地基接触模型,建立了刨头三自由度碰撞振动动力学模型.通过点到直线的距离算法作为检验碰撞的准则,构造了刨头与滑架接触碰撞判别条件.采用数值方法进行求解,得到刨头与滑架各点的最大碰撞力,并以此作为疲劳试验载荷,对中部槽滑架体进行疲劳寿命试验,得到了滑架体的疲劳寿命.研究结果表明:滑架体在最大碰撞力作用下,在立板前端产生初始裂纹,在发生静强度失效时,失效点倾向于立板后部下端.研究结果对提高滑架体疲劳强度提供了理论依据.     

含煤粉层的刨头-滑架体三维粗糙接触碰撞特性研究

三维间隙导致刨头-滑架体产生复杂的接触碰撞现象,煤粉层加剧了系统的动态特性.基于刨头与滑架体之间的几何结构特点,提出将三维多面体碰撞检测降维到二维多边形碰撞检测的方法,综合考虑表面粗糙度、煤粉层的影响,引入粗糙界面接触力模型以及含煤粉层接触力模型,并通过试验测得恢复系数,构建了刨头与滑架体间三维接触碰撞动力学模型,采用...     

预紧力与粗糙度对拉杆弯曲振动特性影响的研究

微小型涡喷发动机的离心叶轮轴向长度相比转轴长度不可忽略,可将其看作拉杆转子结构。为研究该拉杆转子结构的弯曲振动特性,建立了包含连接面的简支梁数学模型,应用结合面接触分形理论,推导了预紧力、粗糙度对拉杆弯曲振动特性的数学关系。通过算例研究,得出了预紧力、粗糙度对拉杆弯曲振动特性的影响趋势。结果表明:连接面所需的最小预紧力随着粗糙度的增加呈指数增长;仅考虑连接面刚度变化的情况下,拉杆固有频率与对数坐标下的预紧力之间呈S型曲线关系,粗糙度值越大,S曲线的潜伏期越长;同时考虑预紧力对连接面刚度和拉杆抗弯刚度的影响,当粗糙度较小时,拉杆固有频率随预紧力上升而上升;粗糙度较大或预紧力较大时,拉杆固有频率随预紧力上升而下降。     

车轮多边形态下机车轮轨动态响应研究

某和谐型电力机车车轮运营中表现出较为严重的多边形磨耗,对机车的零部件失效、乘坐舒适性和运行安全性产生较大影响。为研究车轮多边形态下机车轮轨动态响应规律,基于SIMPACK软件建立了考虑机车牵引行为和轮对、钢轨等部件柔性的刚柔耦合动力学模型,利用机车振动试验结果对模型进行验证。研究了典型车轮多边形阶次、幅值和运行速度等对轮轨力和振动响应的影响,并分析了机车牵引行为对轮轨蠕滑率/力和车轮磨耗的影响。结果表明,速度等级为70 km/h时,车轮18阶多边形态下激发了轮对一阶弯曲共振,出现了轮轨力波动大和机车异常振动的现象;机车牵引状态下显著增大了纵向蠕滑率的波动幅值,并提高了纵向蠕滑力,导致轮轨磨耗指数相比无牵引工况下大幅增加,加剧车轮多边形磨耗的发展。