【摘要】：以立式巖石取樣機的結(jié)構(gòu)為出發(fā)點,分析了取樣機的運行工況;采用有限元分析和實驗研究的方法分析了取樣機整機的固有特性,得到了取樣機的固有頻率,驗證了取樣機的實際工作頻率遠離其自振頻率,排除了取樣機的整機共振故障;使用東華DH5922動態(tài)測試系統(tǒng)采集取樣機異常振動信號,利用時域、頻域等多種信號處理方法進行分析,結(jié)合取樣機的故障機理,實現(xiàn)了對取樣機的故障診斷,診斷出異常振動的原因是取樣軸質(zhì)量不平衡,并提出了應(yīng)對措施。
【圖文】：

7Hz、27.04Hz。3立式巖石取樣的固有特性分析3.1立式巖石取樣機固有特性的數(shù)值模擬采用ANSYS對取樣機的固有特性進行有限元模擬。取樣機全長0.85m，寬0.6m，高1.6m�？紤]到懸臂控制器、取樣軸控制器、皮帶傳動裝置和皮帶傳動裝置的外殼對整體機器的剛度和強度影響很小，所以有限元建模時以配重代替。由于取樣機是固定在底座面上的，所以在立柱底座面上施加零位移固定端約束；對于三相異步電動機將其用30kg集中質(zhì)量單元來代替；選用SOLID187（三維10節(jié)點四面體單元）來模擬取樣機。劃分網(wǎng)格之后的三維實體有限元模型，如圖2（a）所示。通過有限元模擬，得到取樣機各階模態(tài)頻率及對應(yīng)振型特征，如表1所示。取樣機第1階到第3階頻率下對應(yīng)的振型圖，如圖2（b）~圖2（d）所示。從第1振型圖可以看出，取樣機的立柱產(chǎn)生了X方向一階彎曲變形，而懸臂和取樣臂均未出現(xiàn)變形；第2階振型中懸臂出現(xiàn)了扭曲變形；第3階振型中主要是立柱產(chǎn)生了X方向的二階彎曲變形。通過對取樣機各階振型的觀察，可以把變形較為明顯的部位作為取樣機模態(tài)實驗的測點。表1取樣機模態(tài)分析結(jié)果Tab.1ResultsofSamplerModalAnalysis階次固有頻率/Hz振型特征133.05立柱X向一階彎曲276.97懸臂出現(xiàn)扭曲3166.85立柱X向二階彎曲（a）有限元模型圖（b）第1階振型（c）第2階振型（d）第3階振型圖2取樣機有限元模型及前3階振型Fig.2FiniteElementModelandFirstThreeModesofSampler3.2立式巖石取樣機固有特性的實驗研究3.2.1測試方案實驗研究采用單擊激勵測一點響應(yīng)的方法，采樣系統(tǒng)為東華DH5922測試系統(tǒng)，如圖3所示。振動測試選用DH187壓電式加速度傳感器，選擇加速度傳感器的測點位置在取樣軸處，根據(jù)建模時的坐標方向，力錘的敲擊點布置有X和Y兩個方向，，X方向的敲擊點

對取樣機各階振型的觀察，可以把變形較為明顯的部位作為取樣機模態(tài)實驗的測點。表1取樣機模態(tài)分析結(jié)果Tab.1ResultsofSamplerModalAnalysis階次固有頻率/Hz振型特征133.05立柱X向一階彎曲276.97懸臂出現(xiàn)扭曲3166.85立柱X向二階彎曲（a）有限元模型圖（b）第1階振型（c）第2階振型（d）第3階振型圖2取樣機有限元模型及前3階振型Fig.2FiniteElementModelandFirstThreeModesofSampler3.2立式巖石取樣機固有特性的實驗研究3.2.1測試方案實驗研究采用單擊激勵測一點響應(yīng)的方法，采樣系統(tǒng)為東華DH5922測試系統(tǒng)，如圖3所示。振動測試選用DH187壓電式加速度傳感器，選擇加速度傳感器的測點位置在取樣軸處，根據(jù)建模時的坐標方向，力錘的敲擊點布置有X和Y兩個方向，X方向的敲擊點主要分布在取樣機的大立柱和取樣臂上，Y方向的敲擊點主要分布在取樣機的懸臂上（貼白色矩形紙的為敲擊點的位置），測點布置設(shè)置采樣頻率為500Hz，如圖4所示。1394線計算機分析系統(tǒng)ICP線L5線壓力式加速度傳感器DH5922信號測試儀圖3實驗研究測試原理圖Fig.3TestSchematicofExperimentalStudy（a）傳感器測點位置（b）X方向力錘測點位置（c）Y方向力錘測點位置圖4取樣機測點布置示意圖Fig.4VibrationMeasuringPointLayoutofSampler3.2.2測試結(jié)果對所有敲擊點進行敲擊后分析頻響曲線，發(fā)現(xiàn)都有相同的峰值頻率�，F(xiàn)只分析一個敲擊點的信號，如圖5所示。從圖5（a）中可以看出，頻響函數(shù)有三個明顯的峰值點，可以從頻響函數(shù)圖中得到三個峰值點對應(yīng)的頻率，從小到大依次為14.648Hz、32.959Hz、79.346Hz。由于實際的取樣機的地面約束不足，實測的一階模態(tài)會包含有較多的剛體模態(tài)，而有限元模擬值33.05Hz假定地面完全約束所得，所以實際測得的第一階固有頻率
【作者單位】： 西北工業(yè)大學(xué)振動工程研究所;中國礦業(yè)大學(xué)力學(xué)與建筑工程學(xué)院;
【基金】：國家自然科學(xué)基金(11272257)
【分類號】：TH17

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本文編號：2528262