Numerical simulation and analysis of drill rods vibration during roof bolt hole drilling in underground mines

Structural deterioration in the roof in an underground mine can easily cause roof fall, and deterioration is difficult to detect. When drilling holes for roof bolts, there is a relationship between the vibration of the drill rod and the properties of the rock being drilled. This paper analyzes transverse, longitudinal, and torsional vibrations in the drill rod by using vibration theory. Characteristic indexes for three kinds of vibration are determined. Using the finite element analysis software ABAQUS, a model for drill rod vibration during the drilling of roof bolt holes was established based on the geological and mining conditions in the Guyuan Coal Mine, northern China. Results from the model determined that the transverse and the longitudinal vibration decrease as the rock hardness decreases. In descending order, sandstone,sandy mudstone, mudstone, and weak interbeds cause progressively less vibration when being drilled.The ranking for strata that cause decreasing torsional vibration is slightly different, being, in descending order, mudstone, sandstone, sandy mudstone, and weak interbeds. These results provide a theoretical basis for predicting dangerous roof conditions and the presence of weak interbeds to allow for adjusting bolt support schemes.

某重型专用车进气系统设计开发

文章以某重型专用车进气系统为研究对象,利用有限元分析软件对空滤器及底座支架进行静强度和模态分析。基于频域加速方法,在电磁振动台上进行振动试验,通过台架试验验证了新设计支架的可靠性;同时,在实验室进行振动前后空滤器总成性能指标的验证,确保满足产品性能要求。综上所述,新的设计结构在满足设计要求的同时,还验证了仿真分析的准确性,缩短了整车开发周期和成本。为后续新产品研发积累经验并提供参考依据。

基于5R并联机构的二自由度树冠振动装置设计与试验

振动式采收是一种高效的林果机械化采收形式。在现有的激振形式中,非圆周激励可以使果树产生有效的振动,实现整体采收效果。为进一步提高果实的采收效率,针对非圆周激励中不同类型旋轮线轨迹进行深入研究。通过SolidWorks、ANSYS、ADAMS等软件建立果树柔性体模型。将不同轨迹参数的旋轮线位移载荷导入ADAMS,施加于果树模型激振点。比较不同轨迹的旋轮线位移载荷下果树模型的振动响应,确定3支线1号外旋轮线轨迹E为最优激振轨迹。根据最优激振轨迹,设计了由平面5R并联机构驱动的二自由度树冠振动装置。以油茶树为激振对象,确定频率6 Hz、振幅90 mm为激振参数,设计并搭建样机进行试验。试验结果表明,7×7交错分布的激振杆布局方式的激振效果最优,该布局下树冠平均合成加速度响应为22.38 m/s^(2),激振加速度传递效率为77.63%,验证了二维激振轨迹的有效性。

矿用电驱动装置振动时频特性研究

介绍了振动信号时频分析方法,分析了矿用电驱动装置故障诊断的难点,构建了电驱动装置振动测试系统,拾取了电驱动装置振动加速度信号。应用小波阈值去噪方法,滤除了振动信号噪声,评价了去噪效果。利用小波时频分析技术,获得了电驱动装置振动时频图,分析了电驱动装置振动时频特性,计算了振动故障特征频率,诊断了电驱动装置故障并进行了结构改进,测试验证了改进效果。为矿用电驱动装置可靠性提升奠定了基础。

电器产品模拟公路运输振动试验标准的比较分析

电器产品在投入使用前均需经历运输过程,运输中的振动会对产品的寿命及可靠性产生一定的影响,有必要通过模拟运输振动试验来检验电器产品的耐运输振动性能。结合运输振动的有关标准,给出了进行模拟运输振动试验的实验指南,总结出了样品的安装、运输振动试验的构成、加速度密度谱的选择等要点。比较分析了GB/T 2423、GB/T 4857、ISTA 3A、ASTM D4169-16、GJB 150等常见的运输振动标准中加速度密度谱振动量级的严酷程度,给出了如何选择合适运输振动标准的建议,以便需运输的产品更好地开展模拟公路运输振动试验。分析结果表明军用标准运输振动试验量级均高于民用标准,民用GB/T 2423系列标准推荐运输振动试验量级也较大;大多数产品进行运输振动试验时选用GB/T 4857.23公路通用振动标准谱进行试验即可。

基于物理统计模型的车载IGBT振动疲劳寿命评估研究

在新能源乘用车车载环境中,受路面不平整度和发动机转动的影响,IGBT模块面临着振动疲劳失效的风险。为保证IGBT模块在使用过程中的可靠性,对其振动疲劳寿命进行评估具有重大意义。IGBT模块内部结构复杂,无法直接对其进行纯物理模型上的振动疲劳寿命评估。为此,文章提出了一种IGBT模块振动疲劳寿命的评估方法,其首先通过加速试验获取IGBT模块在高振动量级下失效的寿命数据;再基于威布尔分布的寿命分布统计模型获得模块在实际工况下的可靠性寿命分布,进而获取模块在实际应用中的可靠性寿命数据。试验结果表明,该方法可以有效预估IGBT模块在批量投入使用过程中的失效率,为合理管控应用风险提供保障。

电磁继电器触簧系统振动加速度的分析方法

电磁继电器触簧系统固有振动频率和极限加速度是衡量其力学环境防护性能的两个重要指标。综合分析了静触簧为刚性结构和柔性结构的触簧系统 ,建立其抗振性分析数学模型 ,给出了簧片振动加速度的解析表达式及检验电磁继电器触簧系统抗振性的合理判据。通过分析影响电磁继电器触簧系统振动加速度的相关因素 (主要包括材料特性参数、尺寸参数、触点初压力、触点质量 ) ,得出了若干有关提高电磁继电器触簧系统抗振性能的重要结论。这些结论可为电磁继电器机械反力系统参数优化设计提供理论基础。

双轴振动筛刚体平面运动的几何解析方法

为了简化振动筛的刚体平面运动的力学数学模型,利用曲柄连杆将其进行了等效——曲柄矢量合成为振动筛质心位移,连杆与其滑移轴线的夹角代数和等于振动筛绕质心转动的角位移,明确了曲柄长度决定振动筛质心振幅,连杆长度决定振动筛的摇摆程度,进而推得偏心质量矩大小及其安装位置的设计参数。根据振动筛角位移等于0,给出了振动筛只做平动的充分必要条件;求出了转动筛的速度、加速度瞬心,结合质心速度、加速度,给出了转动筛任意点速度、加速度的求解方法,为振动筛设计及物料运动的分析提出了一种简单方法。

高速动车组振动传递及频率分布规律

运行速度提高后,列车对轮轨激扰的敏感性增强,轮轨激扰频率范围进一步增大,深入研究高速动车组振动及传递规律对全面认识车辆系统振动特性具有重要意义。在车辆上布置加速度和空气压力传感器,获得了武广客运专线高速动车组车辆轴箱、构架以及车体振动加速度和隧道通过车体表面气压变化,给出振动加速度功率谱密度计算方法;对照列车运行速度图,分析典型工况如高速直线、低速直线、道岔通过以及气动压力等工况下,列车系统关键部件振动加速度峰值、幅值、主振频率以及振动频率变化、能量衰减和传递规律;在引入加速度谱的基础上,给出了测试里程内系统振动频次和振动幅值之间对应关系。研究结果表明,与列车运行速度和车轮半径对应的轮轴转动频率在轮对、构架和车体振动中均有明显体现;列车运行速度越高系统振动加速度峰值越大,道岔通过可激起车辆系统振动幅值更大的振动,隧道通过气压变化对车体振动有明显影响;高速列车轮轴系统主振频率一般为400～600 Hz,构架为0～50 Hz、车体主要为0～2 Hz;从轮轴、构架到车体这一振动传递过程中,车辆系统加速度谱密度和幅值一般呈两个和一个数量级衰减趋势。

微型电动汽车平顺性仿真分析与试验研究

针对某款微型电动汽车平顺性不尽理想的情况,以实车参数为依据,应用多体系统动力学软件ADAMS建立包含人-座椅模型的微型电动汽车仿真模型。分别对实车及整车仿真模型完成相同频率及振幅的正弦激振试验,提取实车驾驶员座椅端面处及整车仿真模型人-座椅模型座椅端面处的时域信息进行对比分析,验证所建模型的正确性。最后,参照平顺性试验方法 GB/T 4970—2009完成整车不同车速满载工况、B级路面平顺性仿真试验,对该车行驶平顺性进行分析研究。结果证明,该微型电动汽车当车速超过50 km/h时,不具有理想的行驶平顺性能。

基于改进K-means的潜油电泵质量评估方法研究

针对潜油电泵使用寿命的问题,开展了基于潜油电泵井下振动测量的单节潜油电泵装配质量等级分类的研究,建立了单节潜油电泵的三维振动模型,提出了拐点法优化K-means聚类算法初始点的选取,采用三维合成方法求取电泵三个维度的合成振动加速度均方根值,利用改进K-means算法对239节潜油电泵的合成振动加速度均方根进行了聚类分析,建立了潜油电泵装配质量等级评价标准。对所测量的电泵进行质量跟踪,其结果验证了电泵装配质量等级分类的合理性。结果表明,潜油电泵合成振动加速度均方根小于1.30 m/s^2的潜油电泵为优质电泵,使用寿命最长,宜用于高产井;处于1.30~1.72 m/s^2的为质量良好电泵,使用寿命较长,可正常使用;处于1.72~2.35 m/s^2的为质量合格电泵,使用寿命一般,应谨慎使用;大于2.35 m/s^2为质量较差电泵,使用寿命较短,应维修后再使用。

钻杆振动频率检测系统的研制与应用

在钻进过程中,当钻杆的固有频率与外部激励频率一致时,会产生共振现象。共振会使钻杆疲劳破坏,导致钻杆失效,造成严重后果。为了避免这种破坏,研制了一套基于微机电系统(MEMS)传感器的检测钻杆振动频率系统。此系统采用微型三轴加速度传感器测量钻杆3个方位的加速度变化,用LabVIEW编写的上位机软件进行存储、上传、显示、处理数据,将得到的数据进行快速傅里叶变换后分析出钻杆的振动频率。最后将此系统安装在钻杆上进行了钻进试验,分析得出了钻杆的纵向、横向、扭转振动频率及转速,为避免钻杆共振破坏和调整现场钻进参数提供了准确的信息。

混合动力客车超级电容的振动特性分析

超级电容振动是影响新能源汽车安全的关键因素,为检验车载超级电容振动是否合格,针对某油电混合动力客车(HEV)超级电容储能器,研究不同路况、不同车速及加速工况下超级电容的振动特性。研究结果表明,匀速、加速测试时,超级电容上下方振动加速度总体上随一般沥青路面、破坏较严重沥青路面、石块路面、减速带路面道路质量等级降低而增大,随车速提高,振动加速度增大,且超级电容下方的振动加速度均高于上方。但在一般沥青路面、破坏较严重沥青路面车速30km/h时因达到共振而存在振动加速度的显著峰值。匀速、加速测试时,最大加速度都发生在车速为60km/h通过减速带路面的超级电容下方,最大值分别为3.0m/s2、5.0m/s^2,均小于限定值30m/s^2,振动测试合格。

电晕极振打的理论模型及振动加速度的分析研究

电晕极是静电收尘器主要工作部分,其振动加速度的大小与直接影响收尘器的工作效率。本文建立了电收器电晕极振打清灰系统的理论模型,并对电晕极振打加速度进行了分析,研究的清灰系统中振动架质量、支承弹簧、电晕极、及拉紧弹簧等式构件对电晕极振动加速度的影响。提出了提高旋伞静电收尘器电晕极清灰效果的措施。

矿用电动轮自卸车主轴振动加速度分布特征分析

为获得重型矿用电动轮自卸车在复杂不平顺路面上作业其主轴振动加速度分布特征,在主轴前端布置加速度传感器,测试出矿用车在空载和满载工况下,横向、纵向和垂向的振动加速度和加速度功率谱,基于分析结果,分析了功率谱在纵向出现"偏移"特征;重型矿用车在路面不平顺的随机振动激励;重型矿用车自身缺陷引起的振动。对进一步优化重型矿用车主轴结构设计提供了重要的参考价值,提高重型矿用车的行驶平顺性和可靠性以及整车的使用寿命。

二系刚度对矿用宽轨机车垂向动力学性能的影响

建立某型六轴宽轨电力机车的多体动力学仿真模型,研究机车在60~140 km/h运行速度内和AAR5级轨道谱的激励下,二系橡胶堆刚度对其垂向动力学性能的影响。结果表明二系橡胶堆刚度变化一定时,后司机室的垂向平稳性指标变化幅值要明显低于前司机室。一定范围内降低二系垂向刚度可提高六轴宽轨机车垂向动力学性能。

电动客车车门振动特征和加速寿命试验

为了保证电动客车车门的安全性和可靠性,采用汽车试验场模拟汽车行驶全寿命过程,进行加速寿命试验。对比分析了城市道路和试验场石块道路行驶过程中电动客车车门振动加速度信号的时域和频域特征。基于疲劳损伤可靠性理论,建立了加速寿命试验模型,计算了加速寿命试验时间。结果表明:车门振动以1~20 Hz的低频振动为主,顶部振动大于底部振动,3个方向振动大小依次为垂向、纵向、横向;客车石块道路的振动量级远大于城市道路的振动量级,振动频域分布特征基本相同。采用前车门支柱下安装点的振动数据,城市道路运行2.88万h可缩短至石块道路运行8.11 h,即可达到全寿命可靠性验证效果。

旋伞静电收尘器电晕极清灰系统研究

建立了旋伞静电收尘器电晕极的清灰系统的理论模型。分析了清灰系统中各构件参数对清灰振动加速度的 影响。为提高旋伞静电收尘器电晕极清灰效果提供了理论依据。

振动载荷下电路板级焊点失效信号表征及分析

针对板级焊点在振动载荷下的失效问题,搭建了具有焊点电信号监测功能的振动加速失效实验平台,在定频定幅简谐振动实验的基础上,对表征信号进行分析,通过电阻信号峰值标定焊点的失效程度。实验结果表明,焊点失效初期呈现为3个阶段,每个阶段包含电阻变化的平缓区间和陡变区间。随着3个阶段的改变,焊点低阻值区间振动循环数递减,焊点高阻值区间振动循环数递增。在此基础上,以电阻均值表征焊点平均失效程度,建立了表征焊点振动疲劳寿命的多项式模型,可以描述不同阶段焊点阻值和振动循环数的关系。

采煤机电控箱振动特性研究

通过分析实际生产过程中采煤机电控箱的振动数据,得出振动与截割电机过载倍数之间的关系,振动与煤质、矸石含量之间的关系,提出了采煤机电控系统应当能够承受的振动数值,为采煤机电控系统设计、保护限值整定提供了依据。