井下機(jī)械式動(dòng)篩排矸機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析和瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)響應(yīng)中期報(bào)告

井下機(jī)械式動(dòng)篩排矸機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析和瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)響應(yīng)中期報(bào)告一、運(yùn)動(dòng)學(xué)分析井下機(jī)械式動(dòng)篩排矸機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主要由電機(jī)、減速器、離合器、齒輪傳動(dòng)等組成。傳動(dòng)過程中，電機(jī)帶動(dòng)減速器及齒輪傳動(dòng)旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)篩網(wǎng)運(yùn)動(dòng)。該傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析可根據(jù)機(jī)構(gòu)工作原理，對(duì)各傳動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)軌跡、速度、加速度等指標(biāo)進(jìn)行分析。1.齒輪傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析井下機(jī)械式動(dòng)篩排矸機(jī)的齒輪傳動(dòng)分為兩級(jí)傳動(dòng)。第一級(jí)傳動(dòng)是由電機(jī)通過減速器驅(qū)動(dòng)主軸齒輪，主軸齒輪帶動(dòng)從軸齒輪旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)減速作用。第二級(jí)傳動(dòng)是由從軸齒輪帶動(dòng)篩網(wǎng)旋轉(zhuǎn)，完成排矸作業(yè)。第一級(jí)傳動(dòng)和第二級(jí)傳動(dòng)的齒輪分別為主軸齒輪和從軸齒輪，其模數(shù)選取為3，齒數(shù)分別為17和51。主軸齒輪和從軸齒輪的軌跡方程可用以下公式表示：x1=r1*cos(theta)y1=r1*sin(theta)x2=x1+d*cos(theta+beta)y2=y1+d*sin(theta+beta)其中，r1為主軸齒輪的半徑；theta為主軸齒輪的轉(zhuǎn)角；beta為從軸齒輪的壓力角；d為兩輪齒的嚙合深度。由此可得到主軸齒輪和從軸齒輪的角速度和角加速度：omega1=-n1*w1omega2=omega1*(z1/z2)alpha1=-n1*alpha1alpha2=alpha1*(z1/z2)其中，n1為減速器的傳動(dòng)比；w1為電機(jī)的角速度；z1和z2分別為主軸齒輪和從軸齒輪的齒數(shù)；omega1和omega2為主軸齒輪和從軸齒輪的角速度；alpha1和alpha2為主軸齒輪和從軸齒輪的角加速度。2.篩網(wǎng)運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析井下機(jī)械式動(dòng)篩排矸機(jī)的篩網(wǎng)是固定在從軸齒輪上的，通過齒輪傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)。篩網(wǎng)的運(yùn)動(dòng)軌跡保持穩(wěn)定，其角速度和角加速度可由以下公式推導(dǎo)：omega2=2*pi*n/60alpha2=(omega2-omega1)*z1/z2其中，n為電機(jī)的轉(zhuǎn)速；omega1為電機(jī)的角速度；z1和z2分別為主軸齒輪和從軸齒輪的齒數(shù)；omega2為篩網(wǎng)的角速度；alpha2為篩網(wǎng)的角加速度。二、瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)響應(yīng)井下機(jī)械式動(dòng)篩排矸機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)在運(yùn)行過程中會(huì)受到外部載荷的作用，需要對(duì)其瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)響應(yīng)進(jìn)行分析。首先，考慮電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)的瞬態(tài)響應(yīng)。1.電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)的瞬態(tài)響應(yīng)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，其轉(zhuǎn)速從零開始逐漸加速到額定轉(zhuǎn)速，其瞬態(tài)響應(yīng)過程即為電機(jī)運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)參數(shù)隨時(shí)間變化的過程。假設(shè)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過程可簡(jiǎn)化為一個(gè)階躍響應(yīng)，其輸出為電機(jī)轉(zhuǎn)速的隨時(shí)間變化的階躍信號(hào)，輸入為電機(jī)驅(qū)動(dòng)扭矩的隨時(shí)間變化的階躍信號(hào)。電動(dòng)機(jī)的階躍響應(yīng)可用以下公式表示：e(t)=1-exp(-t/T)u(t)=K*e(t)其中，e(t)為階躍響應(yīng)信號(hào)；T為電機(jī)時(shí)間常數(shù)；u(t)為電機(jī)驅(qū)動(dòng)扭矩信號(hào)；K為電機(jī)靜態(tài)增益。由此可得到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和扭矩的瞬態(tài)響應(yīng)。2.傳動(dòng)系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)井下機(jī)械式動(dòng)篩排矸機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)可用以下公式表示：J*theta''+b*theta'+K*theta=T(t)其中，J為傳動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；theta為傳動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)角；b為傳動(dòng)系統(tǒng)的阻尼系數(shù)；K為傳動(dòng)系統(tǒng)的彈性系數(shù)；T(t)為外部載荷。傳動(dòng)系統(tǒng)