纵轴式掘进机截割机构纵向随机振动的仿真研究

为了了解纵轴式掘进机的纵向振动特性,提高机器工作的可靠性,分析并确定截割头随机载荷的数学模型,利用拉格朗日方法建立了该型掘进机的纵向动力学模型,通过拉氏变换法对动力学方程解耦,得到了其3阶固有频率和振型.为进一步探究截割头与悬臂、悬臂与机体的刚度对截割头和悬臂振动的影响,利用虚拟激励法求得截割头、悬臂的纵向位移响应,并在ADAMS中对整机多刚体动力学模型仿真,验证了该方法的可靠性.研究结果表明：系统的纵向振动固有频率在6 Hz内,通过增加悬臂与机体的刚度能明显减小外随机激励作用下截割头和悬臂的振动.所得结论为改进掘进机设计和参数优化提供理论依据.     

基于周期性激励的采煤机机电液截割传动系统特性分析

根据采煤机机电液截割传动系统的结构特点,考虑柱塞泵的流量脉动和齿轮传动系统的时变刚度,建立了包括泵和齿轮在内的传动系统机电液耦合模型。以流量脉动作为齿轮传动系统外部激励,以时变啮合刚度作为齿轮传动系统内部激励,基于内外部激励对采煤机机电液截割传动系统进行特性分析。结果表明:泵流量脉动对齿轮系统振动与动力学特性都有影响,且流量脉动作为外部激励是影响齿轮系统动力学特性的主要因素;考虑泵流量脉动后,马达输出呈现转矩脉动,截割传动系统总效率下降。     

掘进机截割速度变化过程分析

为更准确地探讨截割头对掘进机截割性能的影响规律,提高掘进机截割效率,延长截割头及截齿使用寿命,该文用显示动力学对掘进机截割头截割煤岩时过程进行分析。以Creo、ANSYS/LS＿DYNA为模拟计算程序,截割头平行截割工况下进行模拟,利用不同速度进行分析比较,通过观察截割头的应力云图及受力情况,做出了梳理及总结,为掘进机截割头的设计工作及使用效率优化提供了理论依据。     

纵轴式掘进机振动特性研究

为研究纵轴式掘进机截割煤岩时的振动特性,对掘进机振动源进行分析,发现截齿在截割过程中受到的非线性瞬时冲击是造成掘进机振动的主要扰动源,通过建立复杂煤岩条件下截齿的力学模型,利用MATLAB编制了计算截割头瞬时载荷的模拟程序,模拟出横摆工况下截割头受到的冲击载荷,将其导入在协同仿真环境下建立的纵轴式掘进机刚柔耦合振动模型中,对其进行受迫振动分析,识别出系统的主要模态参数以及容易被激发的振型;分析其动态响应特性,确定了对整机振动影响较大的频率;同时对回转台进行谐响应分析,找出其薄弱环节。分析结果对研究纵轴式掘进机的振动特性和耐冲击、抗振能力的提高具有重要的参考价值。     

悬臂式部分断面掘进机的稳定性

悬臂式部分断面掘进机(以下简称掘进机)稳定性问题,涉及掘进机静、动态稳定性计算;截割头过载及机器振动对稳定性的影响;稳定性不足时设计必要的增加稳定性机构等。根据有关资料及国外一些掘进机设计、试验、使用情况,本文讨论了悬臂式部分断面掘进机的稳定性     

全断面煤巷高效掘进机行走驱动轮设计

全断面煤巷高效掘进机行走机构采用整体履带板加支重轮式结构,由驱动轮驱动履带板,从而实现整机的移动并提供截割机构向前的工作推力。驱动轮是行走机构的关键零件,其性能直接影响整机运行的平稳性和截割工作的高效性。本文通过全断面煤巷高效掘进机行走驱动轮的设计过程,介绍了一种驱动轮齿形的设计方法。     

挖掘激励下斗轮机振动响应及影响因素研究

斗轮机的振动是导致结构失效的关键原因。为此,通过拉格朗日方程建立斗轮机的4自由度离散动力学模型。基于动力学模型,研究4种典型工作姿态下斗轮机系统对挖掘阻力激励的响应,结果表明当斗轮机构处于最低位置时系统的位移和加速度响应最剧烈。针对此工况,进一步研究关键结构的刚度、以及斗轮质量对斗轮机系统固有频率以及振动响应的影响规律,结果表明:系统的前4阶固有频率对结构刚度的敏感性各不相同;斗轮质心振动位移随着斗轮质量和斗轮悬臂刚度的增加而单调减小;斗轮质心加速度大小随斗轮质量量增加而单调减小,而对悬臂拉杆刚度的变化不敏感。研究结果可为斗轮机上部结构的动力学设计提供理论依据。     

悬臂式纵轴掘进机截割头参数对截割性能的研究

悬臂式纵轴掘进机是被广泛应用于井下巷道掘进作业的一种综合性煤矿巷道掘进设备。本文针对悬臂式纵轴掘进机,重点研究了单个工作截齿截割时受力的受力情况,建立了截割受力的数学模型。此外,结合ebz-75型掘进机实际工作条件,对截齿受载进行了数值仿真,为改进和完善截割机构的设计,提高掘进机工作性能提供了理论参考。     

考虑啮入冲击激励的跨座式单轨牵引齿轮箱振动噪声预估与试验研究

以跨座式单轨牵引齿轮箱为研究对象,综合考虑驱动电机扭矩波动引起的外部动态激励和啮入冲击激励、刚度激励、误差激励等内部动态激励,建立跨座式单轨牵引齿轮箱动力学有限元分析模型,基于模态叠加法求解齿轮箱振动模态与振动响应,并提取箱体外表面振动位移作为噪声预估边界条件;进而,建立单轨牵引齿轮箱声学边界元分析模型,借助直接边界元...     

盘形滚刀垂向振动特性分析与试验

盘形滚刀的垂向振动对于全断面隧道掘进机的贯入度和破岩效率有一定的影响,为了研究影响滚刀垂向振动的因素,首先建立盘形滚刀垂向三自由度振动模型,得到盘形滚刀刀圈与刀体、圆锥滚子轴承和刀轴的等效质量和刚度,利用MATLAB软件对该振动模型进行仿真,得到滚刀各部分的振动位移,并通过试验得到滚刀各部分振动位移与仿真的结果趋势一致。结果表明:滚刀的刀圈加刀体的最大振动位移量为2.8×10^-4 m,轴承最大振动位移为2.1×10^-4 m,当滚刀的轴承刚度增大3倍时,各部分最大振动位移减少约50%,增大刀圈刀体刚度时,各部分最大振动位移减少约12%,盘形滚刀减振需要增加轴承和刀圈刀体的刚度。研究结果为盘形滚刀的振动测量提供了一种有效方法,对滚刀的设计具有重要的指导意义。     

悬臂式纵轴掘进机工作稳定性分析

通过掘进机摆动截割工况受力分析，建立了重心位置与稳定性的关系，在此基础上分析了EBZ-75型掘进机的稳定性。     

大客车空调压缩机悬置机构优化仿真

改进大客车常用曲轴连杆式空调压缩机悬置机构,基于与汽车动力总成悬置系统的相似性,考虑发动机振动和带传动对压缩机振动影响,建立压缩机总成—发动机集总参数模型。以系统能量解耦率为优化目标,系统固有频率和悬置刚度约束作为约束条件,悬置的三向刚度值为设计变量进行优化设计。基于ADAMS建立压缩机总成—发动机动力学模型,仿真结果表明悬置机构改进后压缩机振动减弱,优化后悬置支反力、压缩机质心纵向位移和绕转动轴角加速度明显下降,证明改进悬置机构和优化方法对压缩机隔振的可行性和有效性。     

随机车载激励的斜拉索非线性振动响应极值预测

为了预测随机车辆荷载作用下斜拉索非线性振动的响应极值,采用蒙特卡罗随机抽样法生成随机车流荷载,求解随机车流荷载在斜拉索梁端和塔端产生的位移;将索端车致位移作为斜拉索的外部激励输入,采用龙格-库塔数值方法求解斜拉索的非线性空间耦合振动响应;基于经典Rice公式极值预测理论,提出随机车载激励的斜拉索非线性振动响应极值预测方法。实际工程的应用结果表明：车辆荷载为斜拉索的梁端提供了较大的竖向和纵向位移激励,为塔端提供了较大的纵向位移激励,其对拉索的轴向和面内振动响应影响较大,对拉索的面外振动响应影响较小;斜拉索的车致振动响应极值随着车流密度和重现期的增大而增大;经典Rice公式对斜拉索车致振动响应界限跨阈次数的拟合效果很好,提出的斜拉索非线性振动响应极值预测方法有效可靠且在工程实践中应用方便。     

任意边界条件下弹性梁耦合振动特性分析EI北大核心CSCD

采用谱几何法建立了任意边界条件下弹性梁横向、纵向和扭转耦合振动分析模型。将弹性梁的横向、纵向和扭转振动位移函数分别描述为一种辅助函数为三角级数的改进傅里叶级数;在弹性梁两端引入边界约束弹簧组,通过改变其刚度值模拟任意边界条件;应用Hamilton原理从能量角度推导整个结构的拉格朗日函数;采用Ritz法对其进行求解。计算了弹性梁模型不同边界下前6阶固有频率,与文献解对比最大误差为0.02%,验证了该方法的正确性和较快的收敛性。该模型统一了弹性梁横向、纵向和扭转振动的位移函数表示形式和模态特性求解方程,通过改变边界约束弹簧刚度系数可以实现对弹性梁耦合振动特性进行调整,为弹性梁动力学性能优化提供了一种参数化的研究方法。     

TRIZ理论在掘进机截割头设计中的应用

为了进一步提高掘进机的截割性能、降低截齿的磨损损耗,在学习了发明问题解决理论(TRIZ)的基础上,运用其中的冲突概念和冲突解决原理及问题求解等方法,针对如何优化截割头截齿排布、如何提高截割效率、如何改善截齿受力、如何降低截齿磨损等问题进行了TRIZ解析,并在第15条发明原理(动态特性原理)的启发下,得到了特定的解决方案——截齿变角度螺旋线排布,据此思想并结合常规的截割头设计手段,研发了3款截齿以不同方式变角度螺旋线排布的截割头,与原截割头一并进行了切割比能耗的试验,试验结果表明J23截割头性能比较高效、稳定,在此基础上稍加改动即可定型量产.     

钻柱纵向和扭转振动分析

介绍钻柱的振动状态和产生振动的原因.针对钻柱的纵向振动,分别建立了力激励法和位移激励法的数学模型;计算结果表明,力激励法与位移激励法求得的消振转速相反,即力激励法的消振转速恰恰是位移激励法的共振转速,反之亦然;传统多以力激励为边界条件来研究钻柱纵向振动的频率响应,并指导现场消振作业的,这样给出的最佳消振转速,恰恰是共振转速;在钻井作业中,钻头的纵向跳动比纵向受力的变化要稳定得多,钻柱的动负荷比动位移重要得多,应该用位移激励法研究钻柱的纵向振动问题.针对钻柱的扭转振动问题,分别建立了扭矩激励法和转角激励法的钻柱扭转振动数学模型;证明用转角激励法来研究钻柱的扭转振动更符合实际.     

变载工况下钻机动力头传动系统动态特性

基于弹性力学和接触力学的有关理论,对煤矿瓦斯抽放水平定向长钻孔千米钻机动力头的聚晶金刚石复合片钻头(PDC钻头)压入切削岩石时的接触特性进行分析,通过计算机编程仿真得到钻机在实际运行过程中的负载并作为钻机动力头齿轮传动系统的外部激励;综合考虑钻机动力头齿轮传动系统中各个齿轮副的时变啮合刚度,各个齿轮副综合啮合误差等引起的内部激励;并考虑各个滚动轴承的支撑刚度以及轴的扭转刚度;采用集中参数法建立钻机动力头齿轮传动系统的耦合动力学模型,并基于数值分析方法求解得到钻机动力头切削砂岩时各个齿轮构件和轴承构件的振动速度响应、振动位移响应以及动态啮合力,对动力头齿轮传动系统的动态响应进行研究,研究结果为钻机动力头传动系统的动态性能优化奠定基础。     

基于ANSYS的纵轴式掘进机单个截齿分析

悬臂纵轴式掘进机在半煤岩巷或中硬及以下的全岩巷道掘进中有着广泛的应用。本文针纵轴式掘进机，基于ANSYS有限元分析方法，结合EBZ-75型掘进机的工况，对其在截割工作时的重要受力部分截齿进行研究，建立了单个截齿的分析模型，对其受力变形及应力云图进行分析。为生产实践及截割部的设计奠定基础。     

拉索局部振动对斜拉桥地震响应的影响研究

拉索作为大跨度斜拉桥的主要承重构件,横向刚度较小,在地震荷载作用下容易发生索-梁和索-塔耦合振动,对斜拉桥的能量分布和阻尼特性产生较大影响,在斜拉桥地震响应计算中有必要考虑拉索的局部振动影响。根据子结构原理和自由度凝聚的方法,在斜拉桥动力特性和地震响应分析中可以考虑拉索的局部振动,并编制了三维有限元程序,对拉索局部振动的影响进行了研究。结果表明,考虑拉索局部振动时,斜拉桥纵向振型的参与系数有不同程度的减小,主梁和桥塔的加速度、位移、弯矩和轴力增大非常显著,短索的纵向位移减小,而长索的纵向位移增大,拉索脉动张力显著增大,拉索位移和张力时程出现拉索局部振动干扰的现象。     

斜齿轮动力学建模中啮合刚度处理与对比验证

为准确建立斜齿轮动力学模型,更好分析斜齿轮系统振动特性,提出基于轮齿承载接触分析、考虑齿轮轴扭转变形的轮齿啮合刚度计算方法。分析国内文献普遍采用的基于啮合刚度分解建立斜齿轮动力学模型,指出其与理论力学相悖之处,提出基于力、振动位移分解法建立综合考虑时变啮合刚度激励、啮入冲击激励的斜齿轮啮合型弯-扭-轴耦合振动模型。以某斜齿轮副为例进行的仿真计算结果表明,基于承载接触分析的轮齿啮合刚度计算方法能准确、方便求得轮齿啮合刚度,文献[8]动力学响应结果与理论实际存在明显差别,而基于力、振动位移分解法的响应则能与理论实际较好吻合。