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含间隙的采煤机截割部传动系统的非线性动力学特性研究
含间隙的采煤机截割部传动系统的非线性动力学特性研究
摘要：
随着煤炭资源的不断开采，采煤机在煤矿生产中起着重要的作用。然而，采煤机截割部传动系统在使用过程中常常会出现非线性动力学特性，特别是间隙的存在会导致系统的不稳定性和动态行为的复杂性。本文以含间隙的采煤机截割部传动系统为研究对象，通过理论分析和仿真模拟，探索传动系统的非线性动力学特性，并对其影响因素进行分析。研究结果为采煤机截割部传动系统的设计和优化提供了理论依据和指导意义。
关键词：间隙；采煤机；截割部；传动系统；非线性动力学
1.引言
采煤机是煤矿生产中的重要设备之一，主要用于采掘煤矿井下的煤炭资源。采煤机截割部传动系统作为采煤机的核心组成部分，其稳定性和可靠性对采煤机的工作效率和安全性具有重要影响。然而，在实际使用过程中，采煤机截割部传动系统常常会出现非线性动力学特性，特别是间隙的存在会导致系统的不稳定性和动态行为的复杂性。因此，研究采煤机截割部传动系统的非线性动力学特性具有重要意义。
2.含间隙的采煤机截割部传动系统建模
2.1传动系统的基本结构
含间隙的采煤机截割部传动系统主要由电动机、减速器、联轴器和截割器等组成。传动系统中的间隙主要存在于减速器和联轴器之间，这是由于机械结构的设计和制造精度不足导致的。间隙在传动过程中会引起系统的非线性响应。
2.2传动系统的数学模型
为了研究含间隙的采煤机截割部传动系统的非线性动力学特性，需要建立相应的数学模型。传动系统可以通过欧拉-拉格朗日方程进行描述，考虑到间隙的存在，可以采用时滞微分方程来描述系统的动态行为。采用牛顿-拉普森法对时滞微分方程进行数值求解，得到传动系统的时域响应。
3.传动系统的非线性动力学分析
3.1平衡点和稳定性分析
通过分析传动系统的平衡点和其周围的线性化矩阵的特征值，可以判断平衡点的稳定性。当特征值的实部为负时，平衡点是稳定的；当特征值的实部为正时，平衡点是不稳定的。通过改变系统参数，可以控制平衡点的稳定性。
3.2非线性振动分析
传动系统中的间隙会导致系统的非线性振动。通过相空间重构和Poincaré映射等方法，可以研究传动系统的非线性振动特性。
4.仿真模拟与结果分析
通过Matlab等软件进行仿真模拟，可以得到传动系统的动态响应。通过改变系统参数和初始条件，可以分析不同情况下的传动系统特性。结果分析表明，含间隙的采煤机截割部传动系统存在周期性运动和混沌振动等非线性动力学特性。
5.影响因素分析与优化设计
通过对传动系统的影响因素进行分析，可以找出影响系统非线性动力学特性的主要因素。根据分析结果，可以对传动系统进行优化设计，以提高系统的稳定性和可靠性。
6.结论
本文对含间隙的采煤机截割部传动系统的非线性动力学特性进行了研究，通过理论分析和仿真模拟，探索了传动系统的非线性振动行为。研究结果表明，间隙是影响系统非线性动力学特性的重要因素，通过优化设计可以提高系统的稳定性和可靠性。本研究对于采煤机截割部传动系统的设计和优化具有重要意义。
参考文献：
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