掘进机截割减速器作业载荷侵害分析及其阻尼缓冲方案研究

发布时间：2019-03-15 09:11

【摘要】：课题来源于国家863计划资助项目——“煤炭智能化掘采技术与装备”中“智能化超重型岩巷掘进机研制”子课题(2012AA06A405)的研究任务。目标是通过研究推动关键零部件自主研制水平,实现综掘装备智能截割,提高破岩能力、智能化程度及可靠性。由此全面提升煤矿生产装备的智能化、自动化程度,增强综掘装备核心竞争力。截割减速器作为掘采装备中重要的动力传动装置,必须适应重载高效、故障易查、损伤易除、低振可靠、低噪环保的要求,否则可能成为制约课题顺利研究的瓶颈。因此建立一套截割减速器在作业载荷侵害下损伤机理研究的理论方法,并采取减振降噪技术进行侵害排除,对于提升现有装备可靠性,为未来重型、超重型装备研制提供理论参考,具有科研和社会效益的双重价值。在论文研究中,国家青年科学基金项目——“管状层间过渡阻尼结构物理—机械参数藕联机理研究”(514052323)及山西省回国留学人员科研资助项目——“基于物理—机械参数藕联特性的N组合层粘弹性悬架阻尼分析”(2012-073)为论文阻尼缓冲方案研究提供了重要的经费支持。论文主要研究内容:1、建立了掘进机截割减速器作业载荷侵害模型并进行了理论解析。模型以受侵害EBZ120掘进机截割减速器为研究对象,以牛顿第二运动定律为依据,以集中参数法为基础,从齿轮副纯扭转振动模型入手,到单级齿轮啮合传动模型建立,考虑轴承动力学及二级行星结构级间连接,最终建立了截割减速器高阶非线性耦合侵害模型;针对模型自由度多、非线性因素复杂、行星轮存在刚体位移、转子及箱体结构耦合,解析解及数值分析难度大的问题,采用有限元方法进行理论求解,获得了轴承、内部齿轮振动加速度时域特性曲线,以及啮合齿面间的动态啮合力,分析了损坏现象的损伤机理;通过频域分析,获得了传动系统低阶频率分布情况,结合齿轮啮合频率、转动频率分析了系统激振频率。2、在“煤矿采掘机械装备国家工程实验室”完成了掘进机截割减速器模拟破岩条件下的振动数据采集。通过时域、频域分析,研究了截割减速器、履带架、操纵台、电控箱在典型工况下的振动特性,并且进行了振动烈度及舒适性评价,积累了类似截割减速器性能优化、高端装备研究的重要基础数据。3、开展了截割减速器装配体及壳体的理论模态分析及实验验证。模态分析结果是进行动态特性研究和减振设计的基础数据,通过理论分析获得了低阶固有频率;使用力锤敲击单点激励、多点响应的实验模态分析方法,获得了截割减速器及壳体的低阶固有频率及对应振型,验证了理论模型,分析了误差。4、进行了截割减速器台架振动测试,以采集到的齿圈振动加速度时域数据验证了侵害模型的理论计算结果,分析了二者的误差;证明了侵害模型建模理论及求解方法在封闭式传动系统中的快捷、可达性。5、提出了壳体阻尼缓冲方案,与原有结构从理论方面进行了减振效果对比分析。通过类似减振结构的实车实验,间接验证了筒状承力件阻尼缓冲方案的可行性。综上所述,本文的研究成果可为掘进机截割减速器作业载荷侵害分析、故障排除、减振降噪研究提供理论依据和参考,为未来重型、超重型采掘装备传动装置的研发提供思路和方法。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：太原科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD421.5

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本文编号：2440491