基于振动模型的掘进机截割系统稳定性预测

作     者：谢苗 王贺 刘杰 任泽 刘治翔 孟庆爽 朱昀 XIE Miao;WANG He;LIU Jie;REN Ze;LIU Zhixiang;MENG Qingshuang;ZHU Yun

作者机构：辽宁工程技术大学机械工程学院阜新123000 辽宁省大型工矿装备重点实验室阜新123000 华能煤炭技术研究有限公司北京100070 国家能源集团国际工程咨询有限公司北京100070 

出 版 物：《振动．测试与诊断》 (Journal of Vibration,Measurement & Diagnosis)

年 卷 期：2023年第43卷第3期

页      面：563-571,623,624页

核心收录：

学科分类：0711[理学-系统科学] 08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 

基　　金：国家自然科学基金面上资助项目(51874158) 国家自然科学基金青年科学基金资助项目(51904142) 辽宁省教育厅资助项目(LJ2019ZL003) 中国华能集团总部科技资助项目(HNKJ20-H34) 

主　　题：悬臂式掘进机 截割载荷谱 稳定性叶瓣图 牛顿多项式 截割稳定性预测 

摘      要：掘进机截割过程受动态径向和轴向载荷影响,截割臂会产生水平和竖直方向的摆动,摆动截割过程由煤岩反作用力产生的截割振动对截齿冲击最大,其振动量大小直接影响截割头的稳定性。为判断截割过程截割载荷是否稳定,首先,基于岩石断裂力学和煤岩破碎理论,建立掘进机截割系统物理本构模型,构建截齿和截割头截割载荷谱函数;其次,基于牛顿差值多项式方法进行截割过程截割稳定性预测,构建多因素耦合的非线性截割系统动力学方程,求解动态振动稳定域截割曲线(截割稳定性叶瓣图);然后,提出一种基于相关系数的无量纲截割振动判定准则,从理论和实际两方面判定截割头不同时刻的截割状态;最后,通过搭建截割系统实验台,进行截割系统模态参数辨识实验,测试破岩过程截割头截齿随机载荷特性,研究不同截割参数组合下截割载荷变化规律,得出截割头转速与截割深度的最佳匹配关系,从而证明截割稳定性叶瓣图的正确性。