基于非线性耦合动力学的轨式输送机的噪声预测与研究

发布时间：2020-10-15 21:38

　　 轨式输送机作为一种新型节能产品可以实现单机超长距离(20km)运输,为客户实现散料厂距离物流提供了更多选择,轨式输送机工作原理是:将传统输送机改为轨道式输送机,输送带在轨道上运行的承托车的牵引下进行物料输送,但是输送承托车在轨道上运行会产生振动和噪声,研究噪声产生机理,如何降低运行噪声是大家关注的课题,本文提出对轨式输送机的噪声进行研究及预测,为轨式输送机系统优化提供依据。输送机产生噪声的直接原因为轮轨系统的结构特性,本文首先对输送机轮轨系统振动特性进行分析,建立有限元模型,利用软件对承托车车轮进行模态分析,桁架轨道系统的振动特性分析中,引入导纳的概念,利用解析法分析输送机轮轨系统的导纳特性,在以上的基础上对输送机轮轨振动噪声进行预测,并通过现场试验与预测结果进行对比分析,以下为本文的主要研究内容:首先对承托车车轮进行模态分析,得到承托车车轮的自振频率。由于车轮成对称结构,其阵型特性也存在对称性,模态为低阶时,主要表现为轮缘的扭摆及振动,随着阶数增加,踏面开始产生弯曲变形,当模态达到10阶时,车轮轮缘开始变为复杂的非线性扭摆变形。利用数值法解析轮轨关系的微分方程,对轮轨关系进行分析,得到轮轨在不同速度下作用力随时间的变化关系,以便与后期试验数据进行对比分析。以桁架结构的速度导纳作为分析结构振动的评价标准,利用动柔度法推出桁架的速度导纳幅值,用软件对桁架的速度导纳进行分析,得到桁架在模型原点以及跨点处随频率变化的速度导纳曲线,两点的速度导纳幅值随频率增加跨点处速度导纳明显大于原点处,得出结论桁架振动主要由轮轨之间相互作用引起的。分析桁架与轨道参数对系统振动特性的影响,主要包括轨道扣件刚度以及轨道材料对系统振动以及噪声辐射的影响。通过现场试验的方法,得到输送机轮轨在4个典型性位置下的振动以及噪声情况,利用数据采集装置获取轮轨振动以及噪声数据,将数据在软件中进行对比分析。结合噪声基本理论,以轮轨系统以及桁架的振动特性分析为基础,对输送机轮轨噪声进行预测,预测结果如下:分析轮轨在不同运行速度下特性,分别取速度1m/s、1.5m/s、2m/s,随着输送机运行速度的增加,各个频率下的车轮噪声、轨道噪声以及轮轨噪声均增大,且轮轨噪声增加值随着速度的提高增加逐渐缓慢,相同速度下噪声声压级随着频率的增加会逐渐趋于定值,该预测结论与第四章现场试验结果进行对比,验证了模型的正确性。轨道扣件刚度对振动噪声的影响主要集中在低频,高频处刚度参数对噪声基本无影响,轨道材料主要研究了铸铁和高分子材料两种,预测结果显示高分子材料在轮轨降噪方面起到明显的效果,试验结果同样验证了模型的可行性。
【学位单位】：山东科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TH22
【部分图文】：

图１－１?ＴＷＩＮＳ模型框图??Ｆｉｇ．１－１?ＴＷＩＮＳ?ｍｏｄｅｌ?ｂｌｏｃｋ?ｄｉａｇｒａｍ??其模块可分为五部分：（１）轮轨接触表面粗糙度模型：整个模型的激励输??入，是产生轮轨噪声的根本原因；（２）车轮动力学：车轮振动特性的研宄；（３）??轨道动力学：轨道振动特性的分析；（４）轮轨的相互作用模型，将系统的激励??输入，车轮振动特性以及轨道振动特性相联系，得到轮轨接触力及轮轨接触力??在激励下轮轨系统的振动响应；（５）振动——声辐射模型：基于计算得到的轮??轨系统振动响应，结合轮轨系统的声辐射效率，计算轮轨声辐射噪声众??多实验证明，ＴＷＩＮＳ能够准确地预测轮轨的噪声，因此ＴＷＩＮＳ己成为欧洲关??于减振降噪产品研发的主要理论依据，并且还在不断地改进更新。??Ｂ??

??图１－１?ＴＷＩＮＳ模型框图??Ｆｉｇ．１－１?ＴＷＩＮＳ?ｍｏｄｅｌ?ｂｌｏｃｋ?ｄｉａｇｒａｍ??其模块可分为五部分：（１）轮轨接触表面粗糙度模型：整个模型的激励输??入，是产生轮轨噪声的根本原因；（２）车轮动力学：车轮振动特性的研宄；（３）??轨道动力学：轨道振动特性的分析；（４）轮轨的相互作用模型，将系统的激励??输入，车轮振动特性以及轨道振动特性相联系，得到轮轨接触力及轮轨接触力??在激励下轮轨系统的振动响应；（５）振动——声辐射模型：基于计算得到的轮??轨系统振动响应，结合轮轨系统的声辐射效率，计算轮轨声辐射噪声众??多实验证明，ＴＷＩＮＳ能够准确地预测轮轨的噪声，因此ＴＷＩＮＳ己成为欧洲关??于减振降噪产品研发的主要理论依据，并且还在不断地改进更新。??Ｂ??

图２－１轨道不平顺模型??Ｆｉｇ．２－１?Ｔｒａｃｋ?ｉｒｒｅｇｕｌａｒｉｔｙ?ｍｏｄｅｌ??模型??输送机在现场使用时无需高速运行，承托车在输送机的运行其低速冲击模型表示如下：??Ｖ〇＾（ｌ?＋?Ｙ）＾Ｖ承托车车轮的扁症长度，ｍ；??车轮旋转惯量转换为往复惯量的系数。??上模型可知，承托车运行时的冲击速度与车轮的扁疤长度比。??头模型??缝开裂后，会存在焊缝处塌陷的问题，即低接头现象，如下为试验对比所预留焊缝），这种现象在带缝结构中会经常出
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本文编号：2842282