悬臂式掘进机结构动力学分析及电控箱抑振研究

发布时间：2020-05-28 18:07

【摘要】：掘进机截割煤岩时,工作环境恶劣,工况复杂,截割载荷多变,极易产生剧烈振动,剧烈的振动不仅会造成截齿磨损、关键零部件疲劳破坏、液压系统失效,同时也极易引起电控箱内部电气元件产生破坏失效,不仅导致掘进机效率下降,而且还存在较大的安全隐患。因此,本文对掘进机各部件尤其是电控箱在截割岩石条件下的振动特性进行了研究,并在此基础上,提出有效的抑振措施。首先,建立了掘进机的简化力学模型及其运动微分方程,以此为理论基础,合理地简化了掘进机的完整模型,并对其进行整机约束模态分析,得到了掘进机各部件的主要模态频率及振型。然后,在显示动力学分析软件中进行截割岩壁仿真,得到掘进机横切工况下的三向截割载荷及转矩。在有限元软件中建立以截割臂、回转台、机架、后支撑为柔性体的掘进机刚柔耦合模型,对其施加截割载荷进行动力学分析,得到掘进机各关键部件的振动特性:截割头、截割臂在14Hz、28Hz、63Hz左右振动剧烈;回转台、机架振动较弱,频谱图无明显峰值;后支撑及电控箱在25Hz以下、62Hz左右、125 Hz左右振动剧烈。取电控箱的8个顶点为测点,对其受迫振动响应进行分析,得到横截工况下电控箱的易激发振型。改变受迫振动仿真中截割臂、回转台、机架和后支撑的刚度参数,得到新参数下的掘进机振动响应,并从运动微分方程中刚度矩阵的改变和部件固有频率的改变两方面分析各关键部件的刚度变化对掘进机及电控箱振动的影响。分析得到,适当提高机架、后支撑的Y、Z向刚度参数,有利于掘进机尤其是电控箱45-70Hz、110-130Hz振动的减弱,但对25 Hz以下的振动抑制作用不明显。最后,在分析电控箱振动特性的基础上,针对现有减振器存在的问题,对其进行结构改进,并通过谐响应分析对比得到新锥型减振器减振效果明显优于原E型减振器。研究结果为掘进机及电控箱的抑振研究提供理论基础。
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TD421.5

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本文编号：2685619