滚筒式采煤机截割部动力学及扭矩轴动力学性能研究

发布时间：2023-01-25 19:03

　　滚筒式采煤机在截割煤岩体时,滚筒的受力情况是复杂多变的,从而致使采煤机截割部传动系统承受冲击载荷作用,导致截割部在工作过程中关键零部件极易发生故障。所以本文以某型号滚筒式采煤机为研究对象,对冲击载荷下滚筒式采煤机截割部传动系统动力学性能以及截割部扭矩轴动力学性能进行研究。首先,为了对冲击载荷下滚筒式采煤机截割部传动系统动力学性能进行研究,本文充分考虑了截割电机的固有机械特性对采煤机滚筒受力特性的影响,利用SIMULINK建立采煤机截割电机模型;通过ADAMS建立采煤机截割部虚拟样机模型;使用截割电机模型对采煤机截割部进行驱动,同时将电机所受力矩反馈到电机模型中,建立了基于MATLAB/SIMULINK和ADAMS的采煤机截割部机电耦合模型。其次,本文采用有限元软件对采煤机滚筒截割煤岩体的过程进行模拟仿真,得到了在截煤过程中采煤机滚筒的受力情况。将通过截割仿真得到的载荷添加在采煤机滚筒上,进行了多次采煤机截割部机电联合仿真,得到了最终滚筒负载曲线以及截割电机负载转矩和输出转速的曲线,为研究截割部动力学规律以及截割电机的过载保护提供了数据支持。再者,为了保护采煤机截割部中的重要部件,有必要... 

【文章页数】：83 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
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第一章 绪论
    1.1 课题研究目的和意义
    1.2 国内外研究动态
        1.2.1 采煤机截割部动力学研究动态
        1.2.2 采煤机截割部机电耦合动力学研究动态
        1.2.3 扭矩轴动力学研究动态
    1.3 主要研究内容
第二章 采煤机截割部机电耦合动力学建模
    2.1 引言
    2.2 采煤机截割部虚拟样机建模
        2.2.1 ADAMS软件功能介绍
        2.2.2 截割部的结构简介
        2.2.3 虚拟样机模型的建立
        2.2.4 齿轮接触力参数的计算
    2.3 截割电机模型
        2.3.1 截割电机的数学模型
        2.3.2 基于MATLAB/SIMUNLINK的截割电机建模
    2.4 截割部机电联合仿真模型
        2.4.1 采煤机传动系统数学模型
        2.4.2 截割部机电联合仿真建模
    2.5 本章小结
第三章 采煤机截割部机电耦合动力学仿真
    3.1 引言
    3.2 滚筒截割煤岩模拟
        3.2.1 滚筒截割煤岩有限元模型的建立
        3.2.2 仿真结果及分析
    3.3 采煤机截割部机电联合仿真
        3.3.1 机电联合仿真方法
        3.3.2 机电联合仿真迭代
    3.4 仿真结果分析
    3.5 本章小结
第四章 扭矩轴破断条件研究
    4.1 引言
    4.2 扭矩轴的缺口效应
        4.2.1 应力集中介绍
        4.2.2 理论应力集中系数
        4.2.3 扭矩轴缺口效应的研究
    4.3 扭矩轴静学分析
        4.3.1 有限元模型的建立
        4.3.2 静力分析结果
    4.4 额定载荷下扭矩轴破断条件研究
        4.4.1 二倍额定载荷下扭矩轴破断条件研究
        4.4.2 五倍额定载荷下扭矩轴破断条件研究
    4.5 本章小结
第五章 截割部刚柔耦合动力学相关理论
    5.1 引言
    5.2 多体动力学理论
        5.2.1 多刚体系统动力学理论
        5.2.2 刚柔耦合多体动力学理论
    5.3 截割部刚柔耦合模型的建立
        5.3.1 扭矩轴柔性体模型建立
        5.3.2 刚柔耦合模型的建立
    5.4 本章小结
第六章 截割部刚柔耦合动力学及扭矩轴模态分析
    6.1 引言
    6.2 截割部刚柔耦合动力学仿真
    6.3 仿真结果分析
        6.3.1 截割电机负载转矩分析
        6.3.2 截割部行星齿轮啮合力分析
    6.4 扭矩轴模态分析
        6.4.1 模态分析简介
        6.4.2 模态分析结果
    6.5 本章小结
第七章 总结与展望
    7.1 全文总结
    7.2 结论
    7.3 课题展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的学术论文


【参考文献】：
期刊论文
[1]采煤机截割部传动系统建模与动力学分析[J]. 毛君,刘晓宁,陈洪月,宋秋爽.  机械强度. 2019(01)
[2]某悬臂式掘进机用切割主轴断裂分析及改进研究[J]. 宋雨,李云鹏,张红涛,陈亮,党齐乾.  机械强度. 2018(06)
[3]基于有限元法的正变位齿轮啮合特性研究[J]. 王洪珍,马小英.  机械传动. 2018(09)
[4]采煤机斜切进刀过程动力响应分析[J]. 毛君,谢春雪,谢苗,刘治翔.  机械强度. 2018(03)
[5]复杂煤层采煤机螺旋滚筒渐变可靠性设计[J]. 赵丽娟,范佳艺,李明昊.  煤炭学报. 2018(03)
[6]滚筒截割负载扰动对采煤机调高的影响[J]. 王慧,宋宇宁.  中国机械工程. 2018(02)
[7]空间刚柔耦合并联机构的逆动力学建模与控制[J]. 刘凉,赵新华,王收军,秦帅华.  光学精密工程. 2018(01)
[8]斜切工况下采煤机滚筒截割煤岩仿真分析[J]. 原彬,王义亮,杨兆建.  工矿自动化. 2018(01)
[9]柔性翼飞行器刚柔耦合动态特性研究[J]. 陈洋,王正杰,郭士钧.  北京理工大学学报. 2017(10)
[10]采煤机截割部传动系统刚柔耦合动力学仿真分析[J]. 毛君,刘晓宁,陈洪月,宋秋爽,袁智.  机械强度. 2017(05)

博士论文
[1]非稳态工况下采煤机截割传动系统机电动态特性研究[D]. 刘长钊.重庆大学 2016
[2]变速截割采煤机关键技术研究[D]. 马正兰.中国矿业大学 2009

硕士论文
[1]滚筒式采煤机截割部动力学特性研究[D]. 郭会珍.中国矿业大学 2014
[2]采煤机截割部传动系统负载模拟及强度分析[D]. 孟凡林.辽宁工程技术大学 2013
[3]渐开线直齿圆柱齿轮摩擦动力学研究[D]. 臧磊.大连交通大学 2012
[4]基于Web的采煤机牵引部关键零部件及摇臂电机轴CAE分析[D]. 武文虎.太原理工大学 2012
[5]基于虚拟样机的门式起重机建模与动力学仿真[D]. 汤军.武汉理工大学 2011
[6]新型三相电容式电机的机理研究及其调速方法的探讨[D]. 张晗.浙江大学 2007



本文编号：3731689