动态激励下采煤机机电液短程截割传动系统动态特性分析

发布时间：2017-09-17 05:50

  本文关键词：动态激励下采煤机机电液短程截割传动系统动态特性分析

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【摘要】：高可靠性的采掘装备是煤炭资源具有持续性高效开采能力的基本保障。我国煤炭开采条件比较复杂,开采深度以每年8~12m的速度在递增,地下煤炭开采依然是我国能源的主要来源。因此,高性能采煤机研究是实现煤炭安全、绿色、高效开发的必经之路。截割部是采煤机重要组成部分,截割传动系统负责实现截割减速以及动力传递的功能。当前采煤机的截割传动系统都采用长链齿轮传动,滚筒转速不可调节,在遇到负载突变时可调节的方式有限,导致传动系统经常受到较大的冲击载荷,对工作元件可靠性以及摇臂箱体变形都带来严重影响。针对目前采煤机截割传动系统所存在的问题,本课题提出一种机电液短程截割传动系统,通过电机-泵-马达-齿轮的传动形式将动力源传递到截割部,针对新型短程截割传动系统,本文主要开展了以下工作:(1)对短程截割传动系统组成及原理进行详细介绍,设计选用适合本方案的马达-齿轮动力耦合形式以及行星齿轮机构动力传递形式。根据采煤机功能需求,设计合理的闭式液压驱动回路,选用合适的液压元件。(2)建立包括柱塞泵马达参数模型、耦合齿轮以及行星齿轮动力学模型、滚筒负载模型等零部件模型以及短程截割系统综合耦合模型,对个别元部件的性能进行基础仿真分析。(3)分析柱塞泵流量压力脉动和马达转速转矩脉动对截割传动系统的影响规律以及齿轮时变啮合刚度激励作用下齿轮传动系统动力学特性和液压系统动态特性。仿真结果表明,时变啮合刚度是影响齿轮系统动力学响应的主要原因,柱塞泵流量脉动激励对截割传动系统的动态特性有一定影响,且影响大小沿动力源传递方向逐渐递减。(4)分析负载变化时截割传动系统动态响应特性、滚筒变速截割过程中变量泵的响应特性以及此过程中齿轮系统动力学动态特性。分析结果表明,突变负载和滚筒调速都会产生冲击载荷,合理选取变量泵参数可有效降低调速过程产生的冲击载荷,提高系统可靠性。
【关键词】：采煤机 机电液短程截割 动态激励 齿轮动力学 变速截割
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD632.1
【目录】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 绪论8-18
• 1.1 滚筒式采煤机概述8-12
• 1.1.1 滚筒式采煤机结构组成9-11
• 1.1.2 采煤机截割传动系统11-12
• 1.2 国内外研究现状12-15
• 1.2.1 多泵多马达驱动理论研究13
• 1.2.2 采煤机截割传动系统动力学研究13-14
• 1.2.3 柱塞泵流量脉动特性理论研究与实验研究14-15
• 1.2.4 目前研究中存在的问题15
• 1.3 本课题研究内容与意义15-18
• 1.3.1 本课题研究内容15-16
• 1.3.2 本课题研究意义16-18
• 2 采煤机机电液短程截割传动系统原理及参数设计18-26
• 2.1 截割减速系统结构及参数设计18-21
• 2.1.1 动力耦合齿轮机构设计19-20
• 2.1.2 行星齿轮机构传递形式及参数设计20-21
• 2.2 闭式液压驱动回路原理设计与选型21-25
• 2.2.1 多液压马达参数设计与选型22-23
• 2.2.2 双联轴向柱塞液压泵构成及参数选型23-25
• 2.3 本章小结25-26
• 3 采煤机短程截割传动系统模型的建立26-50
• 3.1 轴向柱塞泵柱塞马达参数模型26-38
• 3.1.1 单柱塞分布参数模型26-30
• 3.1.2 长管道油液流动分布参数模型30-32
• 3.1.3 液压泵集中参数仿真模型及其流量脉动特性32-35
• 3.1.4 液压马达集中参数仿真模型及其转速脉动特性35-38
• 3.2 齿轮减速系统动力学分析模型38-46
• 3.2.1 齿轮系统振动分析模型及求解方法38-39
• 3.2.2 直齿圆柱耦合齿轮动力学模型39-41
• 3.2.3 单级行星减速器动力学模型41-42
• 3.2.4 齿轮啮合动态激励原理及计算方法42-46
• 3.3 机电液短程截割传动系统耦合模型46-47
• 3.4 本章小结47-50
• 4 基于周期性动态激励的截割传动系统振动特性分析50-66
• 4.1 基于泵流量脉动的外部激励作用下系统振动特性分析50-58
• 4.1.1 耦合齿轮在脉动激励作用下的动力学分析52-54
• 4.1.2 柱塞泵流量脉动在机液系统中的传递规律54-58
• 4.2 基于时变刚度的内部激励作用下系统振动特性分析58-61
• 4.2.1 齿轮系统在时变刚度激励作用下的动力学分析58-60
• 4.2.2 时变刚度激励对液压驱动系统的影响60-61
• 4.3 时变刚度激励和流量脉动激励对传动系统影响的差异61-65
• 4.3.1 齿轮传动系统在内外激励作用下振动特性61-64
• 4.3.2 液压驱动系统在内外激励作用下响应特性64-65
• 4.4 本章小结65-66
• 5 变负载工况下系统动态特征以及变速截割响应特性分析66-82
• 5.1 变负载工况下机电液截割传动系统动态特性分析66-70
• 5.1.1 突变工况下机电液截割传动系统动态特性分析66-68
• 5.1.2 煤层强度变化时机电液截割传动系统动态特性分析68-70
• 5.2 滚筒变速截割过程系统响应特性分析70-73
• 5.3 液压泵排量控制阀参数对系统动态特性的影响73-79
• 5.3.1 控制阀复位弹簧刚度对系统动态特性的影响75-78
• 5.3.2 控制阀阻尼对系统动态特性的影响78-79
• 5.4 本章小结79-82
• 6 总结与展望82-84
• 6.1 全文总结82-83
• 6.2 展望83-84
• 致谢84-86
• 参考文献86-92
• 附录92
• A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录92
• B. 作者在攻读学位期间发表的专利92
• C. 作者在攻读学位期间参加的科研项目目录92

【参考文献】

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本文编号：867639