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刨煤机纵向振动特性分析
摘要：
本文针对刨煤机纵向振动特性进行了分析。首先，介绍了刨煤机的工作原理和振动特性。其次，根据刨煤机的结构特点和运动学原理，建立了刨煤机的数学模型。然后，通过建立刨煤机的有限元分析模型，对其纵向振动进行了仿真分析。最后，通过仿真结果对刨煤机的纵向振动特性进行了分析和讨论，并提出了减小振动幅值的措施。
关键词：刨煤机；纵向振动；数学模型；有限元分析；措施。
一、绪论
刨煤机是煤矿采煤作业中常用的设备之一，其工作原理是通过刀筒对煤层进行刮削，将煤层推向输送机上，完成采煤作业。然而，在刨煤机的工作过程中，其加工表面会遇到复杂的地质条件，如煤岩体的变形、断层等，这些因素会对刨煤机的振动特性造成影响，影响着其在采煤作业中的稳定性和效率。因此，对刨煤机的振动特性进行分析是非常必要的。
本文的研究内容主要是对刨煤机的纵向振动特性进行分析，并针对其振动幅值提出了减小的措施，以提高刨煤机的运转稳定性和加工效率。
二、刨煤机的纵向振动特性
1、工作原理
刨煤机主要由扫描机构、推进机构、割煤机构和机架组成。其中，机架是承载刨煤机各项机构的基本骨架，也是刨煤机振动的基本支撑。
在刨煤机的工作过程中，扫描机构负责扫描煤层情况，推进机构对刨煤机进行推进，割煤机构负责煤层的割取，破碎和刮削。由于煤岩的变形和断层等原因，刨煤机在采煤作业过程中会受到较大的冲击力，从而会产生振动。
2、振动特性
刨煤机的振动主要分为纵向振动、横向振动和旋转振动三种。其中，纵向振动是因为刨煤机在工作过程中会受到冲击力的作用，因此会产生沿刨煤机运动方向的振动。
刨煤机的纵向振动主要有两种形式：一种是整机的纵向振动，另一种是割煤机构的纵向振动。在刨煤机的整机纵向振动中，机头端的振动幅度大于机尾端，其振动频率与运转速度有关；而在割煤机构中的纵向振动主要是由割齿的撞击和切削力的变化引起的。
三、刨煤机的数学模型
为了分析刨煤机各部分的振动特性，需要建立一个刨煤机的数学模型，对其运动学和动力学进行分析。
1、刨煤机的运动学模型
刨煤机的运动学模型是描述刨煤机各部分运动状态和运动规律的数学模型，其建立要点包括以下方面：
（1）建立运动平台参考系；
（2）建立割煤机构的运动模型；
（3）建立推进机构的运动模型。
经过模型的建立和计算，可以得到刨煤机各部分的运动状态和运动轨迹。
2、刨煤机的动力学模型
刨煤机的动力学模型是描述刨煤机各部分力学状态和力学规律的数学模型。其建立要点包括以下方面：
（1）建立机架和割煤机构的受力模型；
（2）建立推进机构的受力模型；
（3）应用牛顿第二定律对刨煤机进行分析。
经过模型的建立和计算，可以得到刨煤机各部分的受力情况和运动过程中的动力学特性。
四、刨煤机纵向振动的仿真分析
为了更准确地研究刨煤机的纵向振动特性，可以采用有限元分析法对其进行仿真模拟。有限元分析法是一种基于物理模型的解析方法，通过将结构分割成有限的部件，然后对各部件进行求解，最终得到结构的整体状态和振动特性。有限元分析法可以有效分析刨煤机结构中的不同振动模态的特性。
在进行仿真模拟时，需要对刨煤机的几何结构、材料特性、运动学和动力学参数等进行建模，并选择适当的分析工具和求解方法进行仿真计算。通过仿真结果可以得到刨煤机各部分的振动情况、振动频率和振动幅值等特性参数。
五、刨煤机纵向振动降低措施
为了减小刨煤机在运行中的纵向振动幅值，可以采取以下措施：
1、优化刨削工艺，减小对刨煤机工作面的冲击力；
2、加强刨煤机结构的刚性，提高其自身的稳定性；
3、采用液压减振器，吸收冲击力，减小振动幅值；
4、对刨煤机进行动平衡调试，平衡各零部件的重量，减轻振动幅值。
六、结论
本文对刨煤机的纵向振动特性进行了分析，并建立了刨煤机的数学模型和有限元分析模型，通过仿真分析研究了刨煤机在工作过程中的纵向振动特性。最后，针对刨煤机在工作中的纵向振动情况提出了降低振动幅值的措施，为提高刨煤机在采煤作业中的稳定性和效率提供了理论依据。