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

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。
　　本研究主要内容包括：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。

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1 绪 论

1.1 滚筒式采煤机概述

1.2 国内外研究现状

1.3 本课题研究内容与意义

2 采煤机机电液短程截割传动系统原理及参数设计

2.1 截割减速系统结构及参数设计

2.2 闭式液压驱动回路原理设计与选型

2.3本章小结

3 采煤机短程截割传动系统模型的建立

3.1轴向柱塞泵柱塞马达参数模型

3.2齿轮减速系统动力学分析模型

3.3机电液短程截割传动系统耦合模型

3.4本章小结

4 基于周期性动态激励的截割传动系统振动特性分析

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

4.2基于时变刚度的内部激励作用下系统振动特性分析

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

4.4本章小结

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

5.1变负载工况下机电液截割传动系统动态特性分析

5.2滚筒变速截割过程系统响应特性分析

5.3液压泵排量控制阀参数对系统动态特性的影响

5.4本章小结

6 总结与展望

6.1全文总结

6.2展望

致谢

参考文献

附录

A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录

B. 作者在攻读学位期间发表的专利

C. 作者在攻读学位期间参加的科研项目目录