采煤机滑靴振动特性分析,本论文可用于采煤机论文范文参考下载，采煤机相关论文写作参考研究。
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[摘 要]采煤机滑靴工作中承受着强烈波动的动载荷,并发生剧烈的振动,这将影响采煤机的正常工作,甚至导致滑靴和其他零件的损坏.本文以采煤机滑靴为研究对象,对其进行振动模态分析,获得其固有频率和模态振型.经过分析表明,该滑靴在生产过程中,不会和工频及采煤机其他零部件的频率发生共振,为滑靴的故障诊断及动态特性研究提供理论依据.
[关键词]滑靴；模态分析；固有频率；模态振型
靴作为采煤机重要的组成部分,滑靴对高强度运作的采煤机起着导向和支撑的作用.但由于加工工艺、制造材料及工作面煤层等条件影响,采煤机滑靴在工作过程中承受着强烈波动的动载荷,若激振力中某个主要零件的频率成分和滑靴的频率接近,滑靴将会发生剧烈的振动响应,给采煤机正常工作造成影响,严重时甚至导致滑靴和其他零件损坏,对滑靴的振动问题就更加突出,所以对其动力学特性的研究十分必要.本文利用有限元分析法对采煤机滑靴进行模态分析[1],得到其每阶的固有频率及振型,这为整机的结构优化和振动特性分析提供重要依据.
1.模态分析理论
模态分析是将系统振动微分方程中物理坐标转换为模态坐标,将方程解耦后,变成一组模态参数和模态坐标的独立方程,以便求系统的模态参数[2],坐标变换的变换矩阵为模态矩阵,其每列即为模态振型.
由力的平衡原理得到滑靴的振动微分方程：
{F（t）}、[K]、[C][M]分别为滑靴的外力列阵、刚度矩阵、阻尼矩阵和质量矩阵；{}、{}{x]分别为滑靴的加速度、速度及位移,通过求导或积分可获得它们之间的关系.
方程（1）的解是由自由振动齐次方程的解和非齐次方程的特解之和组成的,但求系统的固有频率和相对应的主振型是在无阻尼振动情况下的.因此,系统的无阻尼自由振动方程可写成：
求解式（5）将获得一系列离散的特征值λi,都有对应的特征向量{φi}满足方程（4）,其中,i等于1,2,3,...,N,N为系统的自由度.λi和{φi}就表示为滑靴第i阶固有频率和振型[3].
2.采煤机滑靴的模态分析
2.1滑靴的模型建立
滑靴的材料为ZG35CrMnSi,密度为,杨氏模量,泊松比μ等于0.3.通过三维软件pro/e建立滑靴的几何模型,然后导入ANSYS有限元分析软件.有限元模型采用soild45三维实体结构单元,如图1所示.
2.2滑靴的有限元模型离散化
通过有限元分析方法将滑靴的模型离散化并进行网格划分[4].滑靴共划分21370单元,32953个节点.
2.3滑靴的固有频率及模态振型
（1）固有频率
由于模态分析是在自由状态下分析的,采用自由边界条件,模型不添加任何的约束和力.通过方程式（5）可计算出λi,即滑靴的固有频率,表1为采煤机滑靴提取的前四阶固有频率.
3.结论
（1）通过对采煤机滑靴的有限元模态分析,得到其前四阶固有频率,不会受到工频及采煤机其他零部件的频率的干扰；
（2）模态分析获得的固有频率和振型,为采煤机及其他零部件的结构优化提供依据,同时采煤机动态特性研究等问题奠定了理论基础；
（3）模态分析为采煤机其他零部件的故障诊断提供依据.
参考文献
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