时变参数下齿销传动非共轭啮合特性及其动态演化机制

基本信息
批准号:51804104
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:22.00
负责人:张丹
学科分类:
依托单位:黑龙江科技大学
批准年份:2018
结题年份:2021
起止时间:2019-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:刘春生,李德根,万丰,徐鹏,袁昊,刘延婷
关键词:
采煤机动态演化机制非共轭啮合齿销传动截割力
结项摘要

The mechanical properties of gear pin transmission of walking mechanism have an important influence on the stability and safety of shearer, and its good performance is an important prerequisite for efficient and intelligent mining. In view of the time-varying characteristics of the structural parameters of the gear pin transmission, the method of combining research, experiment, theory, simulation and comprehensive analysis is used. The non-conjugate meshing characteristics and dynamic evolution mechanism of gear pin transmission with time-varying parameters are studied. Project application key: 1) Time-varying parameter variation law based on uniform wear and complicated load reconstruction algorithm of drum; 2) Dynamics modeling of gear pin transmission and dynamic evolution law of gear pin meshing characteristics with time-varying parameters. Firstly, the drum load spectrum is obtained by rotating cutting experiment bench, and the cylinder load is reconstructed by Rayleigh random theory, and the correlation model between traction load and cutting load is obtained by mechanical analysis. Then the time-varying parameter model and the gear pin transmission dynamics model are established by considering the uniform wear of the tooth surface, the gear clearance and the time-varying characteristics of the structural parameters. Finally, the non-conjugate meshing characteristics and dynamic evolution mechanism of gear pin transmission with time-varying parameters are studied. The algorithm of drum load reconstruction, the variation law of time-varying parameters under uniform wear of tooth surface and the dynamic evolution mechanism of gear pin meshing characteristics are presented in this project, which provides a theoretical basis for load reconstruction and gear pin transmission design, and provides a technical guarantee for efficient and intelligent mining.

行走机构齿销传动力学性能对采煤机稳定性与安全性有重要影响,其良好性能更是高效智能开采的重要前提。鉴于齿销传动结构参数具有时变特性,采用调研、实验、理论、仿真及综合分析相结合的方法,研究时变参数下齿销传动非共轭啮合特性及其动态演化机制。项目应用关键:(1)基于均匀磨损的时变参数变化规律及滚筒复杂载荷重构算法;(2)时变参数下齿销传动动力学建模及齿销啮合特性动态演化规律。据此,首先利用旋转截割实验台获得滚筒载荷谱,利用瑞利随机理论重构滚筒载荷,通过力学分析获得牵引负载与截割负载关联模型;继而考虑齿面均匀磨损、齿销传动侧隙及结构参数时变特性,建立时变参数模型及齿销传动力学模型;最后研究复杂滚筒载荷及时变参数下齿销传动非共轭啮合特性及其动态演化机制。项目给出滚筒载荷重构算法、齿面均匀磨损下时变参数变化规律及齿销啮合特性动态演化机制,为载荷重构及齿销传动设计提供理论基础,为高效智能开采提供技术保障。

项目摘要

行走机构的力学特性对采煤机整机稳定性与安全性具有重要影响,由于实际工况下,行走机构齿销啮合存在着变节距、变中心距的特性,销齿啮合表现出更为复杂的力学特性。项目采用了现场调研、实验、理论、仿真研究及综合分析相结合的方法,研究了时变参数下采煤机行走机构齿销啮合特性。利用自主研发的多参数可调式旋转截割实验台进行了截割实验,获得了截齿载荷谱,研究了不同截齿安装角以及不同牵引速度下截齿的载荷特性。利用大块煤崩落的瑞利随机理论,建立了多截齿滚筒载荷谱重构模型,重构出含煤岩破碎信息的滚筒载荷谱,给出了载荷重构算法;分析了行走机构销齿啮合的变节距、变中心距特性,得到了销齿传动中心距、节距时变参数数学模型及含齿侧间隙的时变参数下销齿传动系统力学模型;进行了销环磨损实验,研究了载荷对摩擦系数及磨损质量的影响,获得了齿销啮合磨损率及齿销的平均磨损深度;研究了四种工况下的牵引阻力,通过对行走部进行运动学和动力学分析,探究了不同工况下啮合力和牵引速度的变化规律,分析了齿销啮合特性变化的原因,使用正交实验法找出了影响牵引力和速度波动率的主要因素,随着节距和煤层倾角增大齿销啮合力逐渐增大,销排节距对齿销啮合力影响最显著,中心距变化对齿销啮合力影响较小。项目为载荷重构及齿销传动设计提供理论基础,为高效智能开采提供技术保障。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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