纵轴掘进机随机振动响应分析：理论与仿真验证

本文主要探讨了纵轴式掘进机在随机激励下的振动特性，通过对该类机器的工作原理进行深入研究，作者采用拉格朗日力学方法建立了掘进机在随机激励作用下的横向和纵向运动微分方程。以国产某型号的掘进机为例，特别关注了截割头受到的随机振动，通过虚拟激励法，构建了掘进机振动响应的数学模型。借助Matlab汇编语言进行数值求解，从而获取了系统的关键参数，如固有频率（集中在低频7 Hz范围内）和3阶振型，以及在随机激励下截割头、悬臂和机体的位移响应特性。 研究发现，第2阶固有频率对于掘进机的整体振动具有显著影响，而在外随机激励作用下，截割头和悬臂的横向位移响应幅度相对较小，而机体的纵向位移响应则明显大于横向，显示出机器在不同方向上的振动特性差异。为了验证理论分析的准确性，作者采用了高级多体动力学仿真软件ADAMS，对掘进机的多刚体动力学模型进行了仿真模拟。结果显示，理论计算值、模型仿真结果与实际实验数据有良好的一致性，这进一步证实了使用虚拟激励法研究纵轴式掘进机随机振动的有效性。 本文的研究不仅有助于了解纵轴式掘进机在复杂工况下的动态行为，也为提高设备的稳定性和安全性提供了科学依据。同时，其方法论和技术路线对相关领域的工程设计和振动控制具有参考价值，特别是在煤炭开采行业中，优化机械振动管理对于降低设备磨损、保障人员安全和提高生产效率至关重要。中图分类号为TD421.5，说明了本文属于技术工程领域，关键词包括纵轴式掘进机、随机振动、虚拟激励法和位移响应，反映了研究的核心内容和应用范围。