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

Dec 14, 2023

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 9174 (2023) Citar este artigo

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Detalhes das métricas

Para analisar profundamente as características dinâmicas do transportador raspador durante a operação, são estudadas as características mecânicas dos modos vibracionais acoplados longitudinal e torcional sob excitação por carregamento de carga. Com base no modelo Kelvin-Voigt e no método de tensão ponto a ponto, é estabelecido um modelo das vibrações longitudinais e torcionais acopladas do sistema de acionamento por corrente raspadora. Em seguida, o programa funcional é construído e a simulação numérica é realizada. Finalmente, a exatidão 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 condições de trabalho diferentes, 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 antecipado antes que a falha ocorra.

Devido às suas características estruturais, o transportador raspador pode ser considerado como uma estrutura acoplada contínua, rígida e flexível. A operação do equipamento é frequentemente acompanhada por vibrações correspondentes do pêndulo longitudinal e de torção. Devido ao ambiente de trabalho rigoroso e ao impacto do cisalhamento de grandes rochas carboníferas1,2,3, a corrente fica presa pela carga de impacto e para de funcionar ou até quebra em casos graves4,5,6.

Atualmente, alguns estudiosos realizaram 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 conduziram simulações computacionais e uma análise da carga de trabalho de um transportador de longa distância. Shuhuan et al.8 estudaram a influência da mudança de carga nas características dinâmicas do transportador raspador. Nie et al.9 utilizaram múltiplos elementos finitos fixos no espaço para simular o sistema de transmissão 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 de flexão lateral de uma seção de um transportador raspador e calcularam os parâmetros da seção de flexão horizontal da calha central e sua relação. 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 raspadores sob diferentes modos de condução e transporte e resolveu a equação de vibração por discretização. Com base no mecanismo de resistência de uma corrente em movimento sob condições extremas, Li et al.14 derivaram uma fórmula para a resistência da corrente em movimento. 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 anelar e verificaram o desempenho do modelo dinâmico com o modelo resolvido pela função MATLAB. Dongsheng et al.16 realizaram simulação e pesquisa experimental sobre 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 de valor inicial e resolveram analiticamente o modelo matemático. O software MATLAB foi utilizado para simular os problemas dinâmicos do transportador raspador sob condições de partida direta e falha da 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 poligonal da corrente transportadora do raspador sob duas condições de trabalho, com e sem carga de carga.