掘进机二级行星减速器扭转耦合振动建模及其应用

本文主要探讨了掘进机二级行星减速器的扭转耦合振动模型的建立过程。掘进机在地下开采作业中起着关键作用，其二级行星减速器作为关键传动部件，其性能直接影响到设备的稳定性和工作效率。作者针对这一设备的特殊传动特性，首先在特定假设条件下构建了一个单级齿轮传动模型，这个模型考虑了齿轮的基本工作原理，如速度比和力的传递。 接下来，作者将第一级行星轮架和第二级太阳轮视为弹性连接，这反映了实际工作中齿轮间的动态交互作用。这种弹性连接使得两个级别的运动不再是独立的，而是形成了一个耦合系统，这在动力学分析中至关重要。通过运用Lagrange方程，作者进一步推导出了二级行星轮系的耦合扭转动力学模型。Lagrange方程是经典力学中的一个重要工具，它在处理连续系统的力学问题时提供了有效的数学描述方法。 在建模过程中，作者考虑了几个关键因素，包括时变刚度，即随时间变化的机械部件刚度，这可能由于热膨胀或磨损等影响；啮合刚度，反映了齿轮啮合区域的接触精度和承载能力；以及齿圈切向支撑刚度，这是确保齿轮平稳运行的重要条件；最后，静态传递误差也被纳入模型，它涉及到齿轮制造和装配过程中的精度问题，对振动性能有显著影响。 建立这样的振动模型对于深入理解掘进机二级行星减速器的工作特性具有重要意义，有助于预测和控制潜在的振动问题，从而预防机械损坏，提高设备的可靠性和使用寿命。模型的应用不仅限于理论研究，还能为实际操作提供指导，帮助工程师进行优化设计和故障诊断，提升整个掘进机系统的效能和安全性。这项工作得到了国家青年科学基金、山西省回国留学人员科研资助项目以及天地科技工艺技术创新基金的支持，体现了科研团队对煤矿机械领域的持续关注和投入。