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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)
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