Продольные крутильные колебания цепной передачи шахтно-скребкового конвейера

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 9174 (2023) Цитировать эту статью

Подробности о метриках

Для глубокого анализа динамических характеристик скребкового конвейера в процессе эксплуатации изучены механические характеристики связанных продольных и крутильных форм колебаний при возбуждении грузопогрузкой. На основе модели Кельвина-Фойгта и метода точечного натяжения создана модель связанных продольных и крутильных колебаний системы цепного привода скрепера. Затем строится функциональная программа и проводится численное моделирование. Наконец, правильность модели проверяется сравнением с экспериментами. Результаты исследования выявляют характеристики крутильных колебаний системы цепного привода скрепера при двух различных условиях работы: легкой и средней нагрузке, а также определяют область влияния крутильных колебаний скрепера. Результаты этого анализа обеспечивают теоретическую основу для последующей оптимизации параметров скребка, прогнозирования отказа системы цепного привода скребка и расчетов для раннего предупреждения до того, как произойдет отказ.

Благодаря своим конструктивным характеристикам скребковый конвейер можно рассматривать как непрерывную жесткую и гибкую соединенную конструкцию. Работа оборудования часто сопровождается соответствующими продольными и крутильными маятниковыми колебаниями. Из-за суровых условий труда и воздействия сдвига крупной угольной породы1,2,3 цепь застревает под ударной нагрузкой и перестает работать или даже ломается в серьезных случаях4,5,6.

В настоящее время учеными проводятся исследования динамических характеристик жесткой и гибкой муфты скребковых конвейеров. Долипск и др.7 создали динамическую модель неравномерного состояния нагрузки скребкового конвейера и провели компьютерное моделирование и анализ рабочей нагрузки конвейера на большие расстояния. Шухуань и др.8 исследовали влияние изменения нагрузки на динамические характеристики скребкового конвейера. Ни и др.9 использовали несколько фиксированных в пространстве конечных элементов для моделирования системы цепного привода, учитывали распределение и форму движения грузовой нагрузки и определяли динамические характеристики каждого элемента методом Эйлера. Чжан и др.10 проанализировали изменение натяжения конвейерной цепи, используя моделирование ADAMS, численное моделирование и наблюдатель состояния. Lianhang и др.11 создали механическую модель бокового изгиба секции скребкового конвейера и рассчитали параметры горизонтального изгиба секции центрального желоба и их взаимосвязь. Jun12 изучил динамическое поведение продольных колебаний скребкового конвейера и создал динамическую модель конечных элементов. Сюфан13 вывел уравнение вибрации и аналитическую формулу для скребковых конвейеров при различных режимах движения и транспортировки и решил уравнение вибрации путем дискретизации. Основываясь на механизме сопротивления цепи, движущейся в экстремальных условиях, Ли и др.14 вывели формулу сопротивления движущейся цепи. Чжан и др.15 представили метод оценки распределения натяжения системы цепного привода скребка, создали математическую модель системы кольцевого цепного привода и проверили эффективность динамической модели с моделью, решенной с помощью функции MATLAB. Dongsheng и др.16 провели моделирование и экспериментальное исследование динамических характеристик запуска и торможения скребкового конвейера. Yao17 проанализировал динамические характеристики и интеллектуальный метод управления системой привода тяжелого скребкового конвейера. Wei18 проанализировал вред изменения натяжения цепи скребкового конвейера и предложил метод мониторинга.

При анализе динамических характеристик в условиях неисправности Мяо и др.19 установили общее уравнение продольного колебания цепи, определили граничные и начальные условия и аналитически решили математическую модель. Программное обеспечение MATLAB использовалось для моделирования динамических проблем скребкового конвейера в условиях прямого запуска и отказа цепи. Цзян и др.20 изучали динамические характеристики скребкового конвейера путем измерения сигналов вибрации выходного вала редуктора скребкового конвейера для различных скоростей цепи, рельефа местности и условий нагрузки. Dongsheng и др.21 использовали численное моделирование для изучения зацепления звездочки и цепи скребкового конвейера. Они также проанализировали вибрационные характеристики полигонального эффекта скребковой конвейерной цепи в двух условиях работы, с грузовой нагрузкой и без нее.