本文選題：裝運減速器 + 數(shù)值模態(tài)分析��； 參考：《太原理工大學(xué)》2012年碩士論文

【摘要】：隨著煤礦資源的整合和安全要求的提高,煤礦綜合機械化采煤(綜采)裝備迎來了發(fā)展的黃金期。連續(xù)采煤機裝運減速器作為連采機的核心部件之一,它的準(zhǔn)確設(shè)計和可靠運行是現(xiàn)代礦井高產(chǎn)、高效的一個重要保證。由于煤礦極其惡劣的工作環(huán)境,減速器故障率往往很高。究其故障來源一是新產(chǎn)品設(shè)計、制造、裝配過程中的誤差；二是工作過程中產(chǎn)品的疲勞、過載、環(huán)境污染等。 模態(tài)分析是研究結(jié)構(gòu)動態(tài)特性的重要手段,可以獲得結(jié)構(gòu)在內(nèi)部和外部各種激勵作用下的振動響應(yīng),從而為結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計、故障診斷和狀態(tài)監(jiān)測提供準(zhǔn)確的參考。本文運用有限元分析方法對減速器模型進行數(shù)值模態(tài)分析,能夠得到其在自由狀態(tài)和約束狀態(tài)下的模態(tài)頻率和振型,對減速器的優(yōu)化設(shè)計可提供參考,同時其對應(yīng)各階模態(tài)頻率的振型可以作為模態(tài)試驗響應(yīng)測點布置的重要依據(jù)。 實驗?zāi)B(tài)分析在人工激勵下,根據(jù)激勵和響應(yīng)的傳遞函數(shù)或脈沖響應(yīng)函數(shù)進行模態(tài)參數(shù)的識別,其識別結(jié)果很好地反映了結(jié)構(gòu)靜止?fàn)顟B(tài)下的模態(tài)特性。但是減速器作為旋轉(zhuǎn)機械,靜止和工作狀態(tài)下結(jié)構(gòu)的振動特性差別很大,工作模態(tài)分析更適合分析減速器工作時的動力特性。 頻域分解技術(shù)是工作模態(tài)參數(shù)識別方法的一種,是對峰值法的延伸,通過在離散頻率處對響應(yīng)信號的功率譜密度矩陣進行奇異值分解來獲取模態(tài)參數(shù),克服了峰值拾取法的缺點,使識別精度更高,抗噪聲能力更強。減速器工作時齒輪嚙合會產(chǎn)生諧波激勵,使得模態(tài)分析結(jié)果中既存在結(jié)構(gòu)固有模態(tài)還疊加有諧波模態(tài)。 概率密度分析是信號識別的一種方法,將其運用到固有模態(tài)和諧波模態(tài)兩種信號的分析中,所得兩者的概率密度曲線特征存在顯著不同。本文將頻域分解技術(shù)和求解概率密度方法運用于減速器的工作模態(tài)參數(shù)識別中,使兩種模態(tài)得以鑒別,從而準(zhǔn)確地識別出減速器真實的結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)。將其結(jié)果與LMS Test. Lab商用振動分析系統(tǒng)的識別結(jié)果進行比較,二者能夠較好地吻合,從而證明了頻域分解技術(shù)是可行的、準(zhǔn)確的,其分析結(jié)果能夠作為減速器優(yōu)化的參考。 考慮到減速器結(jié)構(gòu)和傳動的復(fù)雜性,本文對減速器的振動信號進行了頻譜分析,發(fā)現(xiàn)了減速器在空載和滿載兩種情況下振動特性差別很大,且存在部件頻率和傳動嚙頻及其高次諧波頻率的共振以及加工和安裝誤差,這些可為減速器的優(yōu)化提供準(zhǔn)確的參考。
[Abstract]:With the integration of coal resources and the improvement of safety requirements, comprehensive mechanized coal mining (fully mechanized mining) equipment has ushered in the golden period of development. As one of the core components of continuous mining machine, the accurate design and reliable operation of continuous shearer is an important guarantee of high yield and high efficiency in modern mine. Because of the extremely bad working environment in coal mine, the failure rate of reducer is often very high. The source of the fault is the error in the process of new product design, manufacture and assembly, and the fatigue, overload and environmental pollution of the product during the working process. Modal analysis is an important method to study the dynamic characteristics of a structure. It can obtain the vibration response of the structure under various internal and external excitations, thus providing an accurate reference for the optimal design, fault diagnosis and state monitoring of the structure. In this paper, the finite element analysis method is applied to the numerical modal analysis of the reducer model. The modal frequency and mode shape of the reducer model under free and constrained state can be obtained, which can be used as a reference for the optimal design of the reducer. At the same time, the modes corresponding to each order modal frequency can be used as the important basis for the layout of the measuring points in response to the modal test. The modal parameters of experimental modal analysis are identified according to the transfer function or impulse response function of excitation and response under artificial excitation, and the identification results reflect the modal characteristics of the structure in static state. However, as a rotating machine, the vibration characteristics of the structure under static and working conditions are very different, and the working mode analysis is more suitable to analyze the dynamic characteristics of the reducer. Frequency domain decomposition is one of the working modal parameter identification methods, which is an extension of the peak value method. The singular value decomposition of the power spectral density matrix of the response signal at the discrete frequency is used to obtain the modal parameters. It overcomes the shortcoming of peak picking method and makes the recognition accuracy higher and the anti-noise ability stronger. The gear meshing will produce harmonic excitation when the reducer is working, which results in the existence of both the inherent mode and the superposition harmonic mode in the modal analysis results. Probabilistic density analysis is a method of signal recognition. When it is applied to the analysis of natural mode and harmonic mode, the characteristics of probability density curve of the two signals are obviously different. In this paper, the frequency domain decomposition technique and the method of solving probability density are applied to the identification of the working modal parameters of the reducer, so that the two modes can be identified and the real structural modal parameters of the reducer can be accurately identified. The results were compared with that of LMS Test. The identification results of Lab commercial vibration analysis system are compared, and the results are in good agreement with each other, which proves that the frequency domain decomposition technique is feasible and accurate, and the analysis results can be used as a reference for the optimization of reducer. Considering the complexity of the reducer's structure and transmission, the vibration signal of the reducer is analyzed in the frequency spectrum. It is found that the vibration characteristics of the reducer are very different in the case of no-load and full-load. The resonance of component frequency, transmission gnawing frequency and its high harmonic frequency, as well as machining and installation errors, can provide an accurate reference for the optimization of reducer.
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：TH132.46

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本文編號：2061005