采掘失調(diào)在當(dāng)前的煤炭生產(chǎn)中,日益顯現(xiàn)。提高掘進(jìn)機(jī)工作效率、降低系統(tǒng)故障率對(duì)緩解采掘失調(diào)的矛盾具有重要的意義。掘進(jìn)機(jī)破碎煤壁產(chǎn)生的振動(dòng)沖擊,不僅會(huì)加快掘進(jìn)機(jī)零部件的磨損,降低使用壽命,而且易造成電氣控制系統(tǒng)和液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)故障,延長(zhǎng)維護(hù)周期。因此,研究掘進(jìn)機(jī)振動(dòng)特性對(duì)提升機(jī)械性能,降低故障率具有積極的作用。本文以縱軸式懸臂掘進(jìn)機(jī)為研究對(duì)象,采用理論建模與數(shù)值仿真相結(jié)合的方法,研究掘進(jìn)機(jī)在不同工況下的振動(dòng)特性及其系統(tǒng)內(nèi)部參數(shù)對(duì)共振特性的影響。主要內(nèi)容如下:（1）通過(guò)對(duì)安裝在截割頭上的鎬形截齒進(jìn)行載荷分析和位置分布規(guī)律研究,建立截割頭模型的載荷計(jì)算公式;通過(guò)對(duì)履帶行走機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行阻力進(jìn)行研究,建立履帶行走機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算公式;建立掘進(jìn)機(jī)截割臂—彎曲振動(dòng)模型,求出截割臂主振型函數(shù)和截割臂動(dòng)力響應(yīng)。（2）基于多體動(dòng)力學(xué)理論,在建立截割頭載荷、履帶行走機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)力計(jì)算公式的基礎(chǔ)上,考慮截割臂在振動(dòng)中的柔性變形,采用哈密頓原理,建立掘進(jìn)機(jī)在豎直截割工況和回轉(zhuǎn)截割工況下的動(dòng)力學(xué)模型。采用多尺度法求解動(dòng)力學(xué)方程,得出系統(tǒng)共振特性方程。（3）基于建立的掘進(jìn)機(jī)在豎直截割工況和回轉(zhuǎn)截割工況下的動(dòng)力學(xué)模型,采用... 

【文章來(lái)源】：遼寧工程技術(shù)大學(xué)遼寧省

【文章頁(yè)數(shù)】：81 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

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縱軸式懸臂掘進(jìn)機(jī)Figure1.1Longitudinal-axialboom-typeroadheader

遼寧工程技術(shù)大學(xué)碩士學(xué)位論文72掘進(jìn)機(jī)截割過(guò)程載荷模型建立掘進(jìn)機(jī)截割過(guò)程的載荷和驅(qū)動(dòng)力模型對(duì)研究縱軸懸臂式掘進(jìn)機(jī)振動(dòng)特性具有重要意義。為確定掘進(jìn)機(jī)截割煤壁時(shí)受到的載荷和主驅(qū)動(dòng)力，首先應(yīng)確定掘進(jìn)機(jī)的工作原理�？v軸式懸臂掘進(jìn)機(jī)通過(guò)履帶式行走機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)整機(jī)進(jìn)給和后退。當(dāng)?shù)竭_(dá)截割工作面后，懸臂通過(guò)升降油缸調(diào)整截割高度。截割頭在行走機(jī)構(gòu)和回轉(zhuǎn)油缸的驅(qū)動(dòng)下，分別完成豎直擺動(dòng)截割、水平回轉(zhuǎn)截割，依靠截割臂回轉(zhuǎn)作用將旋轉(zhuǎn)的截割頭送到待截割的煤巖位置上，從而破碎煤巖�？梢缘贸觯�1.掘進(jìn)機(jī)截割動(dòng)作可分為豎直擺動(dòng)截割、水平回轉(zhuǎn)截割。2.掘進(jìn)機(jī)負(fù)載的主要來(lái)源于截割頭破碎煤巖受到的截割載荷。3.掘進(jìn)機(jī)在前進(jìn)方向的驅(qū)動(dòng)力主要來(lái)源于履帶行走裝置。4.掘進(jìn)機(jī)截割臂在回轉(zhuǎn)油缸的驅(qū)動(dòng)作用下，繞回轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)。因此，本章著眼于建立掘進(jìn)機(jī)截割頭、履帶行走機(jī)構(gòu)、截割臂模型，為研究掘進(jìn)機(jī)的振動(dòng)特性鋪墊。2.1掘進(jìn)機(jī)截割頭載荷模型2.1.1掘進(jìn)機(jī)截齒載荷模型目前，掘進(jìn)機(jī)采用的截齒種類有鎬形截齒和刀型截齒。鎬形截齒在截割深度較小時(shí)，由于具有更高的截割效率，較小的煤巖破碎顆粒，在重復(fù)多次截割硬質(zhì)煤巖時(shí)，取得更好的截割效果，在掘進(jìn)機(jī)中取得了更廣泛的應(yīng)用。確定掘進(jìn)機(jī)截割頭載荷模型，首先應(yīng)對(duì)截齒載荷進(jìn)行分析。如圖2.1所示為鎬形截齒受力簡(jiǎn)圖。圖2.1鎬形齒受力簡(jiǎn)圖Figure2.1Thestressdiagramofpick-shapedcutter對(duì)于掘進(jìn)機(jī)截齒受力，國(guó)內(nèi)外無(wú)統(tǒng)一的計(jì)算方法。本文采用文獻(xiàn)[44]中提出一種常用的計(jì)算截齒載荷的方法。截煤時(shí)，作用于銳利截齒上的截割阻力rZ和牽引阻力rY分別為：(0.350.3)1(0.452.3)cosPrmmdzycOTPcbZAhtkkkkkbhk(2.1)rnrYYZ(2.2)

遼寧工程技術(shù)大學(xué)碩士學(xué)位論文9圖2.2截割頭受力圖Figure2.2Thestressdiagramofcuttinghead截割頭上第i個(gè)截齒的豎直方向、水平方向、鉆進(jìn)方向分力依次為：cossiniiiiiaYZ(2.6)sincosiiiiibYZ(2.7)iicX(2.8)式中：iX為第i個(gè)截齒的側(cè)向阻力，N；iY為第i個(gè)截齒的牽引阻力，N；iZ為第i個(gè)截齒的截割阻力，N；i為第i個(gè)截齒的位置角，N。掘進(jìn)機(jī)截割頭在豎直方向負(fù)載aR、水平方向負(fù)載bR，鉆進(jìn)方向負(fù)載cR分別為：11(cossin)nnaiiiiiiiRaYZ(2.9)11(sincos)nnbiiiiiiiRbYZ(2.10)11()nnciiiiRcX(2.11)2.2掘進(jìn)機(jī)履帶行走機(jī)構(gòu)載荷模型掘進(jìn)機(jī)行走機(jī)構(gòu)支撐整機(jī)重量并提供行駛驅(qū)動(dòng)力。后支撐機(jī)構(gòu)采用液壓驅(qū)動(dòng)，為整機(jī)提供穩(wěn)定的支撐力。分析并建立掘進(jìn)機(jī)行走支撐機(jī)構(gòu)模型是建立整機(jī)振動(dòng)模型的前提。井下環(huán)境復(fù)雜，巷道中行駛環(huán)境復(fù)雜多變，為確保掘進(jìn)機(jī)井下行駛安全可靠，目前，掘進(jìn)機(jī)行走機(jī)構(gòu)主要采用履帶式行走機(jī)構(gòu)。履帶式行走機(jī)構(gòu)如圖2.3所示�？紤]井下工作空間的限制和掘進(jìn)機(jī)驅(qū)動(dòng)能力，掘進(jìn)機(jī)行走機(jī)構(gòu)普遍采用液壓驅(qū)動(dòng)，動(dòng)力裝置結(jié)構(gòu)較為緊湊。掘進(jìn)機(jī)履帶行走機(jī)構(gòu)采用液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，經(jīng)由減速器傳遞動(dòng)力驅(qū)動(dòng)主動(dòng)鏈輪實(shí)現(xiàn)整機(jī)的前后運(yùn)行。動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置采用集成結(jié)構(gòu)布置在掘進(jìn)機(jī)履帶架上。履帶夾前端設(shè)有履帶張緊機(jī)構(gòu)，通過(guò)張緊油缸調(diào)節(jié)張緊輪位置完成對(duì)履帶的張緊。

【參考文獻(xiàn)】：
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