项目名称: 千米深井大型提升机主轴装置弯扭耦合振动机理研究

项目编号: No.51505476

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2016

项目学科: 机械、仪表工业

项目作者: 花纯利

作者单位: 中国矿业大学

项目金额: 21万元

中文摘要: 本项目以千米深井大型提升机主轴装置为研究对象,建立转子-滚动轴承系统动力学模型,以提高提升机系统稳定性和安全性为目标,采用理论仿真和试验分析相结合的方法,开展千米深井大型提升机主轴装置弯扭耦合振动机理研究。首先,基于接触理论和弹性流体润滑理论,给出提升机滚动轴承支撑特性与轴承结构参数、载荷、旋转速度和表面特征等参数之间的映射关系;其次,考虑弯扭耦合作用、重载荷和时变性等因素,建立转子系统弯扭耦合非线性动力学模型,揭示系统参数对转子系统动态响应特性影响及其稳定性演化规律。再次,综合考虑滚动轴承动力学特性、弯扭耦合作用、重载荷和时变性等因素,建立转子-滚动轴承系统弯扭耦合非线性动力学模型,揭示系统参数对转子-滚动轴承系统非线性动力学响应特性影响及其稳定性演化规律;最后,通过试验研究验证理论分析结果和规律。研究成果可为千米深井大型提升机主轴装置的结构优化设计、状态识别和安全运转提供理论依据。

中文关键词: 千米深井;主轴装置;滚动轴承;非线性动力学;弯扭耦合振动

英文摘要: This project takes the main shaft device of the kilometer deep large mine hoist as the study subject, the rotor-ball bearing dynamics model is established. In order to improve the stability and safety of the hoist system, the mechanism of the coupled bending and torsion vibration of the main shaft device of the kilometer deep large mine hoist is investigated in detail, through the theoretical simulation and experimental research. Firstly, the relationship between the supporting characteristics of the ball bearing and the bearing structure, radial load, rotational speed, and surface characteristics is drawn, based on the contact theory and elastohydrodynamic lubrication theory. Secondly, the coupled bending and torsion nonlinear dynamics model of the rotor system is established to investigate the dynamic response characteristics and stability of the rotor system. It is taken into accounts that the coupled effect of bending and torsion of the main shaft of the large hoist, heavy load and time variety. Thirdly, the coupled bending and torsion nonlinear dynamics model of the rotor-ball bearing system is established, considering the dynamics of the ball bearing, the coupled effect of bending and torsion, heavy load, time variety and so on. A systematic study on the influences of system parameters on the nonlinear dynamic response characteristics and stability of the rotor-ball bearing system are carried out. Finally, the dynamic characteristics of the main shaft device of the kilometer deep large mine hoist experiments are carried out to verify the theory analysis results. These analysis results of the research provide the theoretical bases for the main device’s optimization design, status recognition, safe and stable operation of the kilometer deep large mine hoist.

英文关键词: kilometer deep mine;main shaft device;ball bearing;nonlinear dynamics;the coupled bending and torsion vibration

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