掘进机整机动力学分析及电控箱减振研究

发布时间：2017-08-26 09:31

  本文关键词：掘进机整机动力学分析及电控箱减振研究

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【摘要】：悬臂式掘进机是一种依靠悬臂和截割头进行工作的局部断面掘进机,是矿井下主要的巷道施工设备。当掘进机截割硬岩时,截割头受到剧烈的冲击载荷,并通过机体的动力传动链对电控箱产生振动影响。工程中最常见的故障就是机械和电气故障,故障大部分是由振动造成的。减少振动是降低故障率,提高可靠性的一项重要措施。因此,对悬臂式掘进机振动特性的研究是非常必要的,振动分析是在设计阶段就应该考虑和研究的问题。本文以某EBZ300型掘进机为模型,对电控箱的振动响应特性和减振方法进行了比较深入的分析研究。首先,利用UG建立掘进机整机的简化实体模型。应用模态分析技术对掘进机结构进行分析,获得整机的应力分布、变形分布、结构的固有特性(固有频率和相应的固有振型),为进一步研究掘进机电控箱的振动响应提供基础。模态分析为结构设计的合理性分析和优化提供条件,也为进一步的动力学分析提供参考。其次,通过将简化后的三维实体模型导入到ADAMS中建立刚体系统。将ANSYS生成的截割臂的模态中性文件导入在ADAMS中建立的刚体系统中,建立掘进机的刚柔耦合虚拟样机模型。利用经验公式,计算掘进机截齿在横向截割时所受的载荷。在ADAMS中利用IF函数添加计算所得的载荷,对掘进机进行整机动力学分析。将仿真的电控箱响应进行振动响应特性分析,确定电控箱振动较剧烈的频率区间。分析表明,横向截割工况下,电控竖直方向的振动要比其他方向上的振动明显剧烈,振动最剧烈的情况出现在25Hz以下的低频区间。最后,根据减振原理和方法,建立了电控箱减振的数学模型,通过理论分析,确定了电控箱隔振系统减振器的选择原则,并对减振器的刚度进行了计算,为设计减少电控箱垂向振动的减振器提供了理论依据。
【关键词】：掘进机 电控箱 减振 动力学
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD421.5
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 研究目的及意义10-11
• 1.2 国内外研究动态11-14
• 1.3 论文主要研究内容14-15
• 1.4 本章小结15-16
• 第二章 掘进机整机的三维模型16-26
• 2.1 引言16
• 2.2 掘进机主要组成部分及工作原理16-17
• 2.3 掘进机整机三维建模17-24
• 2.3.1 截割部18-20
• 2.3.2 回转部20-21
• 2.3.3 行走机构21
• 2.3.4 装载机构21-22
• 2.3.5 运输机构22-23
• 2.3.6 机体部分23
• 2.3.7 电控箱部分23-24
• 2.4 本章小结24-26
• 第三章 掘进机整机模态分析26-38
• 3.1 引言26
• 3.2 模态分析基本理论26-28
• 3.3 整机模态分析28-37
• 3.3.1 导入模型29
• 3.3.2 确定材料属性29-30
• 3.3.3 施加约束和边界条件30-31
• 3.3.4 网格划分31
• 3.3.5 求解和结果分析31-36
• 3.3.6 对电控箱振动影响的主要频率36-37
• 3.4 本章小结37-38
• 第四章 掘进机整机动力学分析38-60
• 4.1 引言38-39
• 4.2 虚拟样机的建立39-45
• 4.2.1 导入模型39
• 4.2.2 定义运动副39-41
• 4.2.3 设置参数41-45
• 4.3 刚柔混合模型的建立45-50
• 4.3.1 ANSYS柔性体有限元模型的建立46
• 4.3.2 柔性体模态中性文件的生成46-49
• 4.3.3 柔性体替换虚拟样机的刚性体49-50
• 4.4 整机动力学仿真50-59
• 4.4.1 截割头载荷分析50-53
• 4.4.2 添加截割头载荷53-55
• 4.4.3 动力学仿真55
• 4.4.4 电控箱的动力学响应分析55-59
• 4.5 本章小结59-60
• 第五章 掘进机电控箱减振理论分析60-70
• 5.1 引言60
• 5.2 受迫振动的运动微分方程60-62
• 5.3 减振方法与减振装置62-69
• 5.3.1 减振方法62-63
• 5.3.2 减振原理63-66
• 5.3.3 减振装置的设计66-68
• 5.3.4 减振单元刚度计算68-69
• 5.4 本章小结69-70
• 第六章 总结与展望70-72
• 6.1 工作总结70
• 6.2 主要结论70-71
• 6.3 工作展望71-72
• 参考文献72-76
• 致谢76-78
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文78

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本文编号：740893