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采煤机摇臂载荷与振动传递特性研究

发布时间:2018-04-27 13:59

  本文选题:摇臂 + 振动特性 ; 参考:《太原理工大学》2017年硕士论文


【摘要】:摇臂是采煤机在进行采煤、落煤和装煤等整个作业过程中重要的装置之一,由于其十分复杂的作业环境,采煤机摇臂会受到非线性冲击载荷,最终引起振动和噪声,并且剧烈的振动会影响其工作性能和寿命,加速了摇臂的损坏,所以为了提高摇臂工作的可靠性,需要对摇臂进行振动状态的检测,也就是要求在摇臂壳体上选择合理有效的位置利用传感器采集到摇臂内的振动信号。因此本文以功率流进行摇臂振动传递特性分析,对传感器的安装位置进行优化,最终提出了传感器合理布置的方案。本课题在国家自然基金的山西煤基低碳联合基金资助下,以型号为MGTY750/1800-3.3D的采煤机的摇臂为研究背景。利用三维UG软件建立摇臂的传动系统和壳体的模型,将摇臂的传动系统在ADAMS中进行动力学分析,仿真得出在恒定载荷作用下齿轮啮合力情况。然后在摇臂壳体进行模态分析的基础上,利用ANSYS软件对壳体进行瞬态动力学的仿真分析,最终仿真得到摇臂壳体表面关键部位的振动响应情况。由于采煤机摇臂的传动系统中齿轮啮合传动产生的振动主要是通过支撑轴、轴承传递到壳体上,从而引起了摇臂壳体的振动。所以基于齿轮传动系统中齿轮、轴、轴承产生振动的机理的分析,根据功率流能量传递的原理来研究分析采煤机摇臂的振动传递特性,研究得出齿轮啮合的振动能量以功率流的方式几乎全部传递给了摇臂壳体上。利用布置在壳体上的传感器对摇臂振动情况进行信号采集与识别,本文介绍了传感器优化布置的准则,提取所选关键节点处的位移模态,基于模态置信准则(MAC)确定优化的目标函数和约束条件,利用逐步累积法通过MATLAB数值分析得到传感器的最优布置位置及数量,最终利用摇臂的加载试验对其进行了验证。
[Abstract]:The rocker arm is one of the important devices in the whole process of coal mining, coal falling and coal loading. Because of its very complicated working environment, the rocker arm of the shearer will be subjected to nonlinear impact load, which will eventually cause vibration and noise. And the violent vibration will affect its working performance and life span, accelerate the damage of the rocker arm, so in order to improve the reliability of the rocker arm, it is necessary to detect the vibration state of the rocker arm. In other words, it is required to select a reasonable and effective position on the rocker shell and use the sensor to collect the vibration signal in the rocker arm. In this paper, the vibration transfer characteristics of rocker arm are analyzed with power flow, and the installation position of the sensor is optimized. Finally, the reasonable arrangement scheme of the sensor is put forward. Supported by Shanxi coal-based low-carbon joint fund of National Natural Fund, the research background of this project is the rocker arm of coal shearer based on MGTY750/1800-3.3D. The transmission system and shell model of rocker arm are established by using 3D UG software. The dynamic analysis of the transmission system of rocker arm is carried out in ADAMS, and the meshing force of gear under constant load is obtained by simulation. Based on the modal analysis of the rocker arm shell, the transient dynamics of the shell is simulated by using ANSYS software. Finally, the vibration response of the key position on the rocker arm shell surface is obtained by simulation. Because the vibration produced by gear meshing transmission in the transmission system of the rocker arm of shearer is mainly through the supporting shaft, the bearing is transferred to the shell, thus causing the vibration of the rocker arm shell. Therefore, based on the analysis of the vibration mechanism of gears, shafts and bearings in the gear transmission system, and according to the principle of power flow energy transfer, the vibration transfer characteristics of the shearer's rocker arm are studied and analyzed. It is found that the vibration energy of gear meshing is almost transferred to the rocker shell by power flow. The vibration of the rocker arm is collected and identified by the sensors arranged on the shell. This paper introduces the criteria of the optimal arrangement of the sensors, and extracts the displacement modes at the selected key nodes. Based on the modal confidence criterion (MAC), the objective function and constraint conditions of the optimization are determined, and the optimal position and number of sensors are obtained by MATLAB numerical analysis by means of stepwise cumulation method. Finally, it is verified by the loading test of rocker arm.
【学位授予单位】:太原理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TD421.6

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本文编号:1811017

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