多激励下新型纵轴式掘进机的纵向振动特性预测

针对目前掘进机截割时因产生大量振动而导致零部件受损及稳定性降低的问题，基于纵向截割工况，对新型纵轴式掘进机的振动特性进行分析和预测。首先，对掘进机截割头的受力进行分析，并运用Bekker沉陷理论对履带受力进行分析。然后，将履带与底板之间的接触力和截割载荷作为外部激励，采用拉格朗日方程建立掘进机的纵向非线性动力学模型。接着，基于Runge-Kutta变步长算法，利用MATLAB软件对掘进机动力学模型进行求解，并将求解结果与实验结果进行比较，验证了动力学模型的正确性。最后，利用所构建的动力学模型对不同支稳机构刚度下掘进机关键部位的振动位移进行预测。结果表明：在多个外部激励的复合影响下，掘进机整机的振动处于混沌状态，其横滚振动位移很小，俯仰振动占主导地位；随着支稳机构刚度的递增，掘进机关键部位的振动位移呈显著减小趋势，当支稳机构的刚度增大至初始刚度的3倍时，掘进机机身的振动位移减小了29%，截割臂振动位移减小了22%，截割头振动位移减小了20%。研究结果证明增大支稳机构刚度可有效减小掘进机的振动响应，这可为掘进机的稳定性提升和结构优化提供理论依据。     

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。     

随机载荷下内燃机轴系动力的可靠性

考虑内燃机轴系激振力矩刚度非线性和随机性的影响,通过轴系扭纵耦合非线性动力学模型和虚拟激励法来计算轴系随机响应,依据首次超越破坏原则探讨随机载荷下内燃机轴系动力的可靠性。通过仿真计算得出平稳随机激励比非平稳的动力可靠性高,纵向振动和随机激励的传递路径对动力可靠性有一定的影响等结果。     

基于经验小波变换的振动信号特征量提取

为解决岩巷掘进机动载荷识别困难问题,提出了一种基于经验小波变换(EWT)和相关性阈值去噪相结合的掘进机截割头振动信号特征量提取方法。不同岩壁硬度下的掘进机截割头振动信号经过EWT处理变为若干个分量信号;利用相关性阈值去噪对振动信号各个分量进行去噪处理;计算不同岩壁硬度下各分量与原始信号的相关性,根据选定阈值提取包含振动信息较多的分量,构建振动信号特征矢量,从而实现掘进机截割头振动信号的特征量提取。通过仿真试验表明,EWT能够有效提取不同岩壁硬度下掘进机截割头振动信号的特征量,且其性能优于奇异值分解特征量提取方法。     

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     

基于相似理论的掘进机主动激振截割性能研究

针对目前煤矿井下掘进机截割时关键零部件易损坏及截割性能不佳,但难以在实验室内进行相关研究的问题,以EBZ160掘进机为原型,基于相似理论制造了实验样机,并提出一种主动激振截割方式。首先,基于掘进机实验样机的工作原理和动力学理论,利用ANSYS Workbench软件对实验样机进行模态仿真分析,并基于力锤法进行了模态试验,得到了空载状态下实验样机的前6阶固有频率与模态振型。然后,以截割比能耗为评价指标,对有无主动激振截割方式下掘进机实验样机的截割性能进行研究。结果表明,掘进机实验样机前6阶固有频率的仿真值与试验值的最大相对误差为9.92%,验证了模态仿真分析结果的准确性,可为后续激振频率的选取提供依据;无主动激振时掘进机实验样机的截割比能耗为0.077 6 kW·h/m³,有主动激振时为0.051 2 kW·h/m³,说明所提出的主动激振截割方式的性能较好。研究结果为掘进机截割方式的拓展提供了新方向,并为掘进机的结构优化及截割效率提升提供了实验依据。     

掘进机截割头截割性能数学模型的研究

为对掘进机的截割头进行优化设计,通过分析掘进机在工作过程中的性能参数,建立掘进机截割头的数学模型,计算出理想情况下掘进机截割头的截割功率、生产率,掘进截割速度、截割头的转矩、瞬时截割率以及截齿消耗。通过Matlab软件对仿真数据和实测数据进行对比分析,验证所建立的数学模型可以作为掘进机性能预测的方法。     

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。     

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。     

井下移动式破碎机垂直方向随机振动响应的研究简

 为了研究井下移动式破碎机在破碎头受随机载荷作用下垂直方向的振动特性、探究其工作可靠性低的原因,通过假设与简化,根据多体动力学理论,建立了其动力学模型和垂直方向的运动方程,运用虚拟激励法推导了破碎机垂直向振动响应的数学模型．以国产某型井下移动式破碎机为研究对象,分析确定了破碎头冲击岩石时的随机载荷,运用MATLAB语言程序,得到该破碎机在高位时受随机载荷作用下破碎头、支臂与机身在垂直方向的随机振动响应．结果表明：在载荷峰值为375 kN、均值为186 kN、频率为10 Hz的随机激励作用下,该机各部振幅峰值与均值分别为：破碎头：0.0125 m,0.007 25 m;支臂：0.010 m,0.006 57 m;机身：0.006 1 m,0.003 62 m,可见各部振动比较剧烈．破碎头振动和波动最大,支臂次之,机身最小,与实际情况相符．当各部件振幅达最大时,破碎头、支臂与机身的低频与固有频率接近,容易发生共振,这是导致机器振动剧烈,引起零部件、元器件失效,使用寿命下降的主要原因．所得结论为改进移动式破碎机设计、采取合理的减振措施、延长破碎机使用寿命提供参考．     

蛋糕超声波辅助切割刀的优化设计

为了适应切割大尺寸、粘性食品的要求,设计了频率为20k Hz的食品用超声切割刀。采用有限单元法对其进行模态分析,获取各阶固有频率、刀具刃口振幅分布等参数。通过对切割刀刀身结构进行敏感性分析,得到了切割刀结构尺寸对切割刀输出端位移的均匀性、纵向振动固有频率与邻近频率的影响。对影响程度大的结构参数进行了二次优化,使所设计的切割刀在20k Hz频率附近以纵向振动模式为主,谐振频率与邻近固有频率间距足够大,刃口振幅位移分布均匀性得到较大的提高。     

轴—壳体系统耦合振动的建模与分析

耦合振动建模与分析是振动控制的基础。针对末端带有集中质量的轴与加筋壳体的耦合系统,分别利用解析法和有限元法计算轴系导纳和加筋壳体导纳,并将艉轴承与推力轴承作为子结构连接单元,通过频响函数综合进行模型合成,得到整个系统的频域描述模型。在此模型基础上,分析了系统振动固有特性及其随轴承刚度的变化规律,并讨论在轴上实施纵向振动控制的可行性。结果表明,推力轴承刚度改变轴系纵振频率,对纵振能量传递有明显影响;轴系纵向振动不仅会引起壳体纵向共振,还会引起壳体弯曲振动,形成轴-壳体纵横耦合模态;轴的纵向振动控制可以减小耦合系统振动。     

高空作业平台臂架变幅振动特性研究

在现有高空作业平台直臂的变幅振动特性研究中,将臂架简化为一变截面悬臂梁,亦即视变幅油缸、臂架和转台相连的三角部位为刚性区域;这样,势必带来其分析结果的误差。为此,考虑臂架的实际连接和支承情况,将伸缩臂架等效为根部铰支、中间弹性支承且带有集中参数的变截面梁;基于哈密顿原理建立了变幅过程中臂架振动的微分方程,求解得到臂架振动的固有频率和振型,在此基础上结合特解和振型之间的正交性得到希尔伯特空间内臂架振动的状态空间方程,在Matlab/Simulink环境下进行动态仿真,可以得到随着仰角变化,臂架头部的振动响应。结果表明,所得臂架头部的振幅超过常规研究中29%以上,该研究可为高空作业平台振动控制提供更为精确的理论参考。     

包装件振动可靠性的不确定度量化及灵敏度分析

研究包装件参数不确定性对振动可靠性变化的影响,并分析振动可靠性指标对各不确定参数的灵敏度.采用Karhunen-Loeve展开将具有一定谱特征的平稳随机振动表示在标准正态随机变量空间中,应用一阶可靠性方法分析线性包装件振动可靠性指标.考虑缓冲材料弹性特性、阻尼特性、产品主体和脆弱部件之间的弹性特性、阻尼特性四个随机参数...     

铁路非高斯随机振动的数字模拟与包装件响应分析

目的研究铁路振动环境的非高斯特性,并分析包装件在非高斯随机振动环境条件下的响应情况。方法结合离散傅里叶变换与EARPG(1)模型,模拟了铁路随机振动信号。根据采集的数据的PSD曲线计算幅值,利用EARPG(1)模型生成了具有尖峰特征的模拟信号,计算了相位并进行了相位整体平移,根据幅值和相位,合成了所需的非高斯随机振动信号。将包装件简化为单自由度系统,分析了包装件在非高斯振动条件下的响应情况。结果铁路随机振动的峭度大于3,偏斜度为0,属于对称超高斯随机振动,提出的模型可准确模拟出铁路振动的非高斯特性,峭度和偏斜度的误差均小于3%,包装系统的固有频率、阻尼比、激励峭度对系统的响应的峭度、均方根均有较大的影响。结论通过合理地选择包装系统的固有频率和阻尼比,可有效减小系统的响应峭度和均方根,提高包装系统的可靠性。     

超材料混凝土单胞骨料的有阻尼自由振动特性研究

超材料概念的提出激发了功能混凝土的研究热潮,超材料混凝土的振动研究也成为热点之一。基于one-dimensional spring-mass system模型,建立了单胞骨料有阻尼自由振动的三维振动模型,模型中软涂层和砂浆均用弹簧等效代替,并计算了等效长度、等效刚度和等效阻尼。以单胞骨料为研究对象,用达朗贝尔原理导出有阻尼自由振动的非线性控制方程,获得系统的固有频率和振动解。用MATLAB软件编程进行算例分析,讨论初始条件、骨料内部尺寸及软涂层弹性模量等参数对固有频率和振动特性的影响。算例分析表明：非线性振动与线性振动中的无阻尼固有频率和有阻尼固有频率间的关系并不一致;阻尼对非线性振动固有频率的影响比线性振动的大;初速度对初相位的影响(非线性)比初始位移的大(“类线性”),初始条件既影响振幅,又影响固有频率,也会影响超材料混凝土抗冲击能力。减幅系数η随初始速度、软涂层弹性模量的增大而减小,随软涂层厚度的增大而增大,这可通过减小初始速度、增大软涂层弹性模量、增加重核的大小等方式降低减幅系数对超材料混凝土结构的影响。这对超材料混凝土抵抗高频荷载和冲击荷载的研究有工程指导价值。     

电梯系统共振失效的灵敏度研究

以曳引式电梯为研究对象,考虑电梯曳引绳刚度具有时变特性,对电梯系统建立了8自由度耦合振动的动力学模型。在对系统进行模态分析的基础之上,以影响系统模态频率的动力参数作为随机变量,结合DOE试验方法与神经网络技术,得出系统随机变量与系统模态响应之间的显性函数关系式。依据动态结构系统的固有频率与激振频率差的的关系准则,定义了系统共振的失效模式,并对系统的随机变量进行了可靠性灵敏度分析。研究表明,绳头侧刚度和曳引机支撑刚度对频率共振影响最为明显,因此,在电梯系统设计中可以通过修改该动力参数达到有效降低共振的风险。同时,在实际工作中应该严格关注和监视该动力参数的变化,避免发生共振。