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重型掘进机截割部振动特性的研究

作　者: 周建龙
导　师: 赵丽娟
学　校: 辽宁工程技术大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 重型掘进机截割部虚拟样机振动特性有限元螺栓组
分类号: TD421.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

掘进机截割煤岩时工况的复杂性和截割的周期性,尤其是在切割半煤岩或较硬的采掘工作面时,过于强烈的振动和摆动将直接影响掘进机的工作可靠性和稳定性。本文建立了重型掘进机截割部刚柔耦合虚拟样机的振动模型,同时结合Matlab软件模拟截割头工作中的随机载荷曲线,利用ADAMS/Vibration模块对样机模型振动行为进行研究,确定了对系统影响最大的模态频率和振型,为研究重型掘进机截割部的振动特性和局部结构优化提供了理论依据。同时,利用有限元ANSYS对回转台进行模态分析、静态分析及瞬态分析,提取了回转台自由状态和约束状态下各自的固有属性;得出回转台在极值时刻应力、应变及变形的状态信息;以及在极值时刻附近回转台各主要节点的瞬态曲线波动过程;为回转台的结构强度优化、耐冲击、抗振能力的提高提供了参考价值。最后,对截割臂悬臂筒与减速器壳体的螺栓组联接进行可靠性分析,减小在复杂激烈冲击载荷作用下联接失效或松动的可能性,并为其提供合理性改进意见。本文的研究为改善重型掘进机截割部的振动提出了优化方案,有助于降低新产品的研发成本,为大型工矿装备的设计研发提供了新的方法,具有巨大的应用前景。

全文目录

致谢  5-6
摘要  6-7
Abstract  7-11
1. 绪论  11-18
  1.1 掘进机简介  11-13
  1.2 悬臂式掘进机发展概况  13-14
  1.3 掘进机振动性能研究的意义  14-15
  1.4 虚拟样机技术的特点及发展应用  15-16
    1.4.1 虚拟样机技术的特点  15
    1.4.2 虚拟样机技术的发展应用  15-16
    1.4.3 虚拟样机技术在掘进机上的应用及意义  16
  1.5 本文研究内容  16-18
2. 截割部刚柔耦合虚拟样机模型的建立  18-29
  2.1 基于Pro/ENGINEER 掘进机截割部三维模型的建立  18-23
    2.1.1 截割部的组成及工作原理  18-19
    2.1.2 截割部各零部件的实体建模  19-22
    2.1.3 截割部整机的虚拟总装及干涉检查  22-23
  2.2 基于ADAMS 的掘进机截割部刚柔耦合模型的建立  23-28
    2.2.1 掘进机截割部刚体模型的建立  23-24
    2.2.2 模态中性文件的建立  24-26
    2.2.3 截割部刚柔耦合模型的建立  26-28
  2.3 本章小结  28-29
3. 截割部刚柔耦合模型振动特性的仿真分析  29-50
  3.1 机械振动相关理论  29-32
    3.1.1 模态分析概述  29
    3.1.2 多自由度系统的模态分析理论  29-31
    3.1.3 振动稳定性理论  31
    3.1.4 ADAMS 的柔性体理论  31-32
  3.2 截割头载荷模拟及频率分析  32-36
    3.2.1 截割头的瞬时负载的计算原则  32
    3.2.2 截割头的瞬时负载的计算方法  32-33
    3.2.3 截割头负载的频率分析  33-36
  3.3 振动测试的添加及仿真分析  36-39
    3.3.1 ADAMS/VIBRATION 模块简介  36
    3.3.2 振动激励的添加  36-37
    3.3.3 振动仿真求解设置  37-39
  3.4 截割部系统的动态特性分析  39-46
    3.4.1 系统的主要模态参数  39-40
    3.4.2 主要模态能量分布及振型  40-42
    3.4.3 模态参与程度的分析  42-45
    3.4.4 截割部系统的频响分析  45-46
  3.5 回转台载荷的提取  46-48
  3.6 本章小结  48-50
4. 回转台静动态行为研究及局部优化  50-66
  4.1 有限元分析的应用  50-52
    4.1.1 有限元ANSYS 概述  50
    4.1.2 有限元方法的解答步骤  50-52
  4.2 回转台的静力学分析  52-53
  4.3 回转台的模态分析  53-58
    4.3.1 回转台的自由模态参数  54-56
    4.3.2 回转台的约束模态参数  56-58
  4.4 回转台瞬态分析  58-63
    4.4.1 瞬态分析方法  58-59
    4.4.2 回转台的瞬态分析  59-63
  4.5 回转台的局部优化  63-64
  4.6 本章小结  64-66
5. 截割部螺栓组联接的可靠性分析与改进措施  66-75
  5.1 截割头垂直截割力对螺栓联接的影响  66-71
    5.1.1 承载最大螺栓的受力计算  66-69
    5.1.2 螺栓组联接合理性分析  69-70
    5.1.3 受载最大螺栓的强度分析  70-71
  5.2 截割头横向截割力对螺栓联接的影响  71-73
    5.2.1 承载最大螺栓的受力计算  71-72
    5.2.2 螺栓组联接合理性分析  72
    5.2.3 受载最大螺栓的强度分析  72-73
  5.3 悬臂筒根部变形分析  73
  5.4 本章小结  73-75
6. 结论与展望  75-76
参考文献  76-79
作者简历  79-81
学位论文数据集  81-82

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