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【6h】

一种手提式挖坑机动态特性分析

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1 绪 论

1.1 选题依据与立论背景

1.2 挖坑机技术发展现状

1.3 课题的来源与研究目的、意义

1.4 论文主要研究内容

2 挖坑机结构分析与转速设计

2.1 挖坑机的基本结构

2.2 挖坑机结构模型的建立

2.3 挖坑机转速的设计

2.4 挖坑机输送效率的参数分析

2.5 本章小结

3 挖坑机钻头动力学分析

3.1 钻头切削土壤时的受力分析

3.2 钻头受力方程建立及仿真分析

3.3 挖坑机钻头作业下振动微分方程

3.4 本章小结

4 挖坑机有限元模态分析

4.1 挖坑机钻头有限元模态分析

4.2 挖坑机整机有限元模态分析

4.3 本章小结

5 挖坑机试验模态测试与减振分析

5.1 试验模态分析理论基础

5.2 试验模态分析的实现

5.3 试验模态参数验证分析

5.4 挖坑机扶手舒适性分析

5.5 挖坑机扶手减振效果分析

5.6 本章小结

6 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

致谢

参考文献

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摘要

挖坑机工作时强烈而持续的振动会导致结构疲劳破坏,还可使零部件松动降低挖坑机可靠性,同时会使挖坑机在交变动载荷作用下降低使用寿命。另外,挖坑机振动产生的噪声对工作人员身心健康造成极大伤害。因此,本文做了以下工作:
  首先,介绍了挖坑机国内外研究现状与发展趋势,介绍了挖坑机基本结构组成,运用Soildworks建立了手提式挖坑机的三维实体模型。为满足土壤顺利输送,要求钻头实际钻速要大于土壤的临界转速的原理,在此基础上给出挖坑机转速的设计方法。通过MATLAB仿真得到土壤垂直上升速度在螺旋升角15°与钻头角速度40rad/s时,有最佳输送效率。
  其次,对挖坑机钻头进行切削阻力受力分析。考虑到螺旋叶片磨损和钻头刀刃角共同作用下,建立了钻头受力与钻头刀刃角α与倾入角β之间的函数模型,得出在α值在60°和β值为50°时,钻头受力值较小且变化平缓。依据弹性杆波动原理,建立了钻头作业时纵向振动、横向振动、扭转振动微分方程,为控制振动响应提供了依据。对钻头进行了ANSYS结构模态分析,得到工作转速202.7 r/min,远远小于基频率所对应2743.2 r/min的临界转速。
  最后,运用LMS Test.Lab动态信号采集与分析系统对挖坑机整机进行锤击法模态测试,通过测量整机的频率振型图来对比有限元结果,前六阶振型云图表明底座平面内外收缩,扶手、支撑杆、横梁三部分以X轴轴向摆动和扭转振动为主,弯曲振动为辅。将连接板与底座之间刚性垫圈改为弹性隔振元件,扶手处隔振率达到18.76%,以平均值来衡量,加速度减少了22.46%,并计算得到圆柱形隔振元件静刚度为2472.19N/cm,环形隔振元件静刚度为2613.72N/cm。

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