Vibrações torcionais longitudinais do sistema de acionamento por corrente do transportador raspador de mina

Scientific Reports volume 13, Número do artigo: 9174 (2023) Citar este artigo

Detalhes das métricas

Para analisar profundamente as características dinâmicas do transportador raspador durante a operação, são estudadas as características mecânicas dos modos vibracional longitudinal e torcional acoplados sob excitação por carregamento de carga. Com base no modelo de Kelvin-Voigt e no método de tensão ponto a ponto, é estabelecido um modelo das vibrações longitudinais e torcionais acopladas do sistema de acionamento da corrente raspadora. Em seguida, o programa funcional é construído e a simulação numérica é realizada. Finalmente, a correção do modelo é verificada por comparação com experimentos. Os resultados da pesquisa revelam as características de vibração torcional do sistema de acionamento por corrente do raspador sob duas diferentes condições de trabalho, carga leve e carga média, e determinam a área de influência da vibração torcional do raspador. Os resultados desta análise fornecem uma base teórica para a otimização subsequente dos parâmetros do raspador, a previsão de falha do sistema de acionamento da corrente do raspador e o cálculo para fornecer um aviso prévio antes que ocorra a falha.

Devido às suas características estruturais, o transportador raspador pode ser considerado como uma estrutura acoplada contínua rígida e flexível. A operação do equipamento é muitas vezes acompanhada por vibrações de pêndulo longitudinais e de torção correspondentes. Devido ao ambiente de trabalho severo e ao impacto do cisalhamento de grandes rochas de carvão1,2,3, a corrente fica presa pela carga de impacto e para de funcionar ou até quebra em casos graves4,5,6.

Atualmente, alguns estudiosos têm realizado pesquisas sobre as características dinâmicas do acoplamento rígido e flexível de transportadores raspadores. Dolipsk et al.7 estabeleceram um modelo dinâmico do estado de carga não uniforme de um transportador raspador e realizaram simulações de computador e uma análise da carga de trabalho de um transportador de longa distância. Shuhuan et al.8 estudaram a influência da variação da carga nas características dinâmicas do transportador raspador. Nie et al.9 usaram múltiplos elementos finitos fixos no espaço para simular o sistema de acionamento por corrente, incluíram a distribuição e forma de movimento da carga de carga e resolveram as características dinâmicas de cada elemento pelo método de Euler. Zhang et al.10 analisaram a mudança na tensão da corrente transportadora usando uma simulação ADAMS, simulação numérica e um observador de estado. Lianhang et al.11 estabeleceram um modelo mecânico da flexão lateral de uma seção de um transportador raspador e calcularam os parâmetros da seção de flexão horizontal da calha central e suas relações. Jun12 estudou o comportamento dinâmico da flutuação longitudinal do transportador raspador e estabeleceu um modelo dinâmico de elementos finitos. Xiufang13 derivou a equação de vibração e uma fórmula analítica para transportadores de raspagem sob diferentes modos de direção e transporte e resolveu a equação de vibração por discretização. Com base no mecanismo de resistência de uma corrente que corre em condições extremas, Li et al.14 derivou uma fórmula para a resistência da corrente que corre. Zhang et al.15 introduziram um método para estimar a distribuição de tensão do sistema de acionamento por corrente raspadora, estabeleceram um modelo matemático do sistema de acionamento por corrente de anel e verificaram o desempenho do modelo dinâmico com o modelo resolvido pela função MATLAB. Dongsheng et al.16 realizaram simulação e pesquisa experimental sobre as características dinâmicas de partida e frenagem do transportador raspador. Yao17 analisou as características dinâmicas e o método de controle inteligente do sistema de acionamento do transportador raspador pesado. Wei18 analisou os danos da mudança de tensão da corrente do transportador raspador e apresentou um método de monitoramento.

Na análise das características dinâmicas sob condições de falha, Miao et al.19 estabeleceram uma equação geral para a flutuação longitudinal da cadeia, determinaram as condições de contorno e valor inicial e resolveram analiticamente o modelo matemático. O software MATLAB foi usado para simular os problemas dinâmicos do transportador raspador sob condições de partida direta e falha de corrente. Jiang et al.20 estudaram as características dinâmicas de um transportador raspador medindo os sinais de vibração do eixo de saída do redutor do transportador raspador para diferentes velocidades de corrente, terrenos e condições de carga. Dongsheng et al.21 usaram simulações numéricas para estudar a transmissão da engrenagem da roda dentada e da corrente de um transportador raspador. Eles também analisaram as características de vibração do efeito polígono da corrente do transportador raspador em duas condições de trabalho, com e sem carga.