悬臂式硬岩掘进机振动强度分布研究.pdf

第 4 1卷 第 8期 2 0 1 5年 8月 工矿 自 动化 I nd us t r y a n d M i ne Au t oma t i on V0 I ． 4l NO ． 8 Au g ． 2 0 1 5 文章 编号 1 6 7 1 2 5 1 X 2 0 1 5 0 8 0 0 3 5 0 3 DOI 1 0 ． 1 3 2 7 2 ／ j ． i s s n ． 1 6 7 1 2 5 l x ． 2 0 1 5 ． 0 8 ． 0 0 9 胡玉 龙 ， 杨 阳， 吴淼． 悬 臂 式硬岩 掘进 机振 动强 度分 布研 究l- J ] ． 工 矿 自动化 ， 2 0 1 5 ， 4 1 8 3 5 3 7 ． 悬臂j Ic 硬岩掘进机振动强度分布研究 胡 玉龙 ， 杨 阳 ， 吴淼 1 ． 中国矿业大学 fi g 京机电与信息工程学院 ， 北京 1 0 0 0 8 3 ； 2 ． 石家庄煤矿机械有限责任公司 ， 河北 石家庄0 5 0 0 3 3 摘 要 为 了解悬臂 式硬 岩掘进 机 井下 工作 时的振 动 强度分 布状 况 ， 利 用矿 用便 携 式测振 记 录仪 和振 动加 速 度传 感 器测取 了悬臂 式硬 岩掘 进机 在煤 矿 井下 实际 工况 下 的振 动信 号 ， 基 于 实测 数据 对 时域 指标 特征 参 量进 行 统计 ， 得 出 了掘进 机 整机及 其 同一部 位在 不 同测振 方 向的振 动 强度 分 布 截割 部 振 动 最剧 烈 ， 主机 架 振 动 最小 ； 各 部位 不 同方 向的振 动 强度 相 差不 大 ， 表 明掘进 机 运行 平稳 。 关 键词 悬臂 式硬 岩掘进 机 ； 振 动 强度 ；振 动信 号 ；时域 指标 中图分类 号 T D 4 2 1 ． 5 文献 标 志码 A 网络 出版 时间 2 0 1 5 - 0 7 3 1 1 5 2 8 网络 出版地址 h t t p ／ ／ www． c n k i ． n e t ／ k c ms ／ d e t a i l ／ 3 2 ． 1 6 2 7 ． T P ． 2 0 1 5 0 7 3 1 ． 1 5 2 8 ． 0 0 9 ． h t ml S t u d y o n v i b r a t i o n i n t e ns i t y d i s t r i bu t i o n o f b o o m t y p e ha r d r o c k r o a d he a d e r H U Yul o ng ， YANG Ya ng 一， W U M i a o 1． Sc h oo l of M e c h a ni c a l El e c t r o ni c a n d I n f o r m a t i on En gi ne e r i ng，Chi na U n i ve r s i t y o f M i n i ng a n d Te c h n o l o g y B e i j i n g ，Be i j i n g 1 0 0 0 8 3 ，C h i n a ；2． S h i j i a z h u a n g Co a l Mi n e Ma c h i n e r y Co． ，L t d． ， S h i j i a z h u a n g 0 5 0 0 3 3 ，C h i n a Ab s t r a c t I n o r d e r t o g e t v i b r a t i o n i n t e n s i t y d i s t r i b u t i o n o f b o o m t y p e h a r d r o c k r o a d h e a d e r wo r k i n g un de r g r ou nd，m i ne us e d po t a b l e v i br a t i o n r e c or d e r a n d v i br a t i o n a c c e l e r a t i o n s e n s o r we r e a pp l i e d t o c o l l e c t vi b r a t i on s i g na l o f t he b o o m t yp e h a r d r o c k r o a d he a de r u nd e r c oa l mi n e a c t ua l wor k i ng c o nd i t i on s． Cha r a c t e r i s t i c pa r a me t e r s o f t i me d o m a i n i nd e x we r e c o unt e d b a s e d o n t he m e a s u r e d d a t a．a n d v i br a t i on i nt e ns i t y d i s t r i bu t i o n of t h e who l e r oa dhe a de r a nd t h e s a m e p a r t a t di f f e r e nt v i br a t i o n di r e c t i o ns we r e go t ， t h a t i s ， v i b r a t i o n o f c u t t i n g u n i t i s t h e mo s t i n t e n s e ， wh i l e v i b r a t i o n o f ma i n f r a me i s mi n i ma 1 ，a n d vi b r a t i on i n t e ns i t y o f e a c h pa r t a t di f f e r e nt v i br a t i o n di r e c t i o ns a r e l e s s di f f e r e nt wh i c h s ho w t h a t t h e r oa d he a de r r uns s t a bl y． Ke y wo r d sbo o m t y pe ha r d r o c k r o a dh e a d e r； v i br a t i o n i nt e n s i t y； vi b r a t i on s i gn a l ； t i me - d oma i n i nd i c a t o r 0 引言 随着 中 国煤 炭机 械化 生产 的加 速及安 全生 产 的 需 要 ， 悬臂式 掘 进机 在 采 矿 工程 中 的应 用 越来 越 广 泛 ， 已成为 各主 要煤矿 不 可缺少 的生 产设 备 。悬 臂 式硬 岩掘 进机 工作 环境 恶劣 ， 工况 复杂 多变 ， 使得 其截齿磨损加速 ， 液压系统发热严重 ， 机身产生剧烈 的振 动 和冲击 ， 进 而导 致 各 元 件 和 结 构件 损 坏 E ， 整机薄弱环节因受迫振动导致疲劳寿命降低， 影响 煤矿 正 常生产 ， 造成 巨大 的经 济损 失 。因此 ， 研究 基 于实 际工 况 的悬臂 式 硬 岩 掘 进 机 的整 机 振 动 特性 ， 对提 高其 截割 效率 、 整机 稳 定 性 和 零部 件 寿命 具 有 收稿 日期 2 0 1 5 0 3 2 8 ； 修 回日期 2 0 1 5 - 0 6 1 7 ； 责任编辑 盛男。 基金项 目 国家重点基础研究发展计划 9 7 3计划 资助项 目 2 0 1 4 C B 0 4 6 3 0 6 } 国家 自然科 学基金 资助项 目 5 1 4 0 4 2 7 6 ； 中央高校基本 科研业务 费专项资金资助项 目 2 0 1 4 Q J 0 1 。 作者简介 胡玉龙 1 9 8 9 一 ， 男 ， 山东 日照人 ， 硕士研究生 ， 主要研究方向为机电一体化， E ma i l h y l o v e x z h 1 6 3 ． c o rn。 2 0 1 5年 第 8期 胡玉龙 等 悬臂 式硬岩 掘进 机振 动 强度分 布研 究 3 7 注 g为重力 加速度 。 趋 势 。 2 第 一 运 输 机 振 动 比 电控 箱 和 主 机 架 振 动 大 ， 但 远 比截 割 臂 振 动小 。这是 因为 第 一 运输 机 距 振 动 源较远 ， 振 动衰减 厉 害 ， 导 致振 幅远 比截 割臂处 振幅小 ； 而第一运输机运输破碎岩石时又会产生一 定 幅值 的 振 动 ， 使 得 振 幅 高 于 电 控 箱 和 主 机 架 处 振 幅 。 3 方差反映了信号绕 均值 的波动程度 ， 通 过 方 差 可看 出机 械 设 备 正 常 运 转 时 输 出 信 号 的平 稳 性 。回转台的方差和有效值最大 ， 说 明其信号波动 较大 ， 这是因为其连接机架 ， 支撑截割臂 ， 实现截割 头的钻进掏槽 、 扫落煤岩以及截割臂 的升降、 回转等 各项运动 ， 振动源复杂， 信号波动明显。 2 ． 2不 同测振 方 向振 动强度 分布 1 司机 室 、 主 机 架 和 电控 箱 水 平 方 向的 振 动 和垂 直方 向 的振动 相 差 不 大且 振 幅很 小 ， 说 明掘 进 机 中后部 结构 处振 动 较 小 ， 不 同测振 方 向 的振 动 强 度变 化不 大 。 2 第一 运输 机 和电控 箱垂 直 方 向 的振动 明显 高于水平方向的振动 ， 可能是 因为第一运输机通过 刮板输送机运输破碎岩石 ， 垂直方向的振动较为明 显 ， 而 电控 箱靠 近第 一运 输机 ， 受其 影 响较大 。 3 各部位不 同测振方向的有效值和方差相差 很小 ， 说 明该 掘进机 掘进 时运 行平 稳 。 3 结语 测取 了悬臂式硬岩掘进机不 同部位的振动信 号 ， 分析 了整 机振 动强 度 分 布 及 同 一 部位 不 同测 振 方 向的振 动强 度 分 布 。结 果 表 明 ， 该 掘进 机 的振 动 强度 在截 割部 处最 大 ， 掘进机 中后 部振 动强度 较 小 ； 不 同测振 方 向的振 动 强 度 变 化不 大 ， 掘进 机 运 行 平 稳 。基 于此 ， 结合 掘进 机其 他 状 态 参 量及 物 理 特 征 参量 ， 通过深入分析数 据可为掘进机故障诊断等提 供依 据 。 参考文献 [ 1 ] 刘宝 国． 重 型掘 进机 掘进 过 程 的动态 特 性研 究 [ D ] ． 阜新 辽宁工程技术大学 ， 2 0 1 1 ． [ 2 ] 李建 英 ， 赖涤泉 ， 朱齐 平． 臂式掘进 机在我 国铁 路隧道 施工中 的应 用前 景 [ J ] ． 铁道 建 筑 技 术 ， 2 0 0 1 ， 1 2 5 O 一 5 2 ． [ 3 ] 路敦勇 ， 吴淼 ， 孟惠荣． 掘 进机 的振动 测试 与分析 [ J ] ． 煤矿机械 ， 2 0 0 0 ， 2 1 2 4 6 4 8 ． [ 4 ] 张建广． 纵轴式 掘进机振 动特性 的试 验研究 [ J ] ． 煤矿 机 电 ， 2 0 1 2 1 2 4 2 6 ． E 5 ] 黄民 ， 吴淼 ， 魏任之 ， 等． 横切割头掘进机械振动特性研 究[ J ] ． 机械工程学报 ， 2 0 0 2 ， 3 8 8 8 9 9 3 ． E 6 ] 和正华． 掘进机 电气 系统保护及 故 障诊断研 究[ J ] ． 中 国煤炭 ， 2 0 1 0 ， 3 6 S 1 2 4 2 6 ． [ 7 ] 张建广． 纵轴式 掘进机 截割人工 岩壁 的振动试 验研究 [ J ] ． 煤炭科学技术 ， 2 0 1 1 ， 3 9 8 7 6 7 8 ． E 8 ] 杨国安． 信 号处 理 基础 [ M] ． 北京 中 国石化 出 版社 ， 2 01 2． [ 9 ] 刘国 良． 信号 、 系统分析与控制[ M] ． 西安 西安 电子科 技大学出版社 ， 2 0 1 3 ． 一 一 一 一 一 一 ～ 楗