采煤机惯性传感器的减振方法与装置

• Published in: 煤炭科学技术 Vol. 51; no. z2; pp. 219 - 228
• Main Authors: 李曼, 刘俊棋, 曹现刚
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 西安科技大学机械工程学院,陕西西安 710054 2023; 陕西省矿山机电装备智能检测与控制重点实验室,陕西西安 710054%西安科技大学机械工程学院,陕西西安 710054
• Subjects: 惯性传感器; 振动; inertial sensor; 减振器; 采煤机; vibration; shearer; shock absorber
• ISSN: 0253-2336
• DOI: 10.13199/j.cnki.cst.2023-0257

TD421.6%TP212%TB535; 惯性传感器以其鲜明的优点,已成为目前采煤机姿态测量及井下自主导航研究和应用的热点.针对惯性传感器在实际应用中因受采煤机强振动干扰,存在测量稳定性差和精度低等问题,研制了一种金属弹簧-可调摩擦阻尼三向减振装置.首先,介绍了惯性传感器种类和基于惯性传感器的采煤机姿态测量方法.分析MG500/1180WD滚筒式采煤机截割煤层时的振动加速度数据,得到其X、Y、Z三方向主振频率为 0～30 Hz,三方向振动加速度范围分别为 1～2、0.15～0.20、2～4 m/s2;其次,基于采煤机振动特性,提出了金属弹簧-可调摩擦阻尼单向减振器力学模型,建立了模型传递率方程.结合直线导轨机构设计了金属弹簧-可调摩擦阻尼三向减振装置.采用SolidWorks Motion建立了减振装置的仿真模型,通过仿真分析确定了减振装置的主要参数.最后,对减振装置进行了振动传递率仿真分析和试验测试,并使用惯性传感器验证其减振效果.仿真分析表明:在符合采煤机振动频率范围和振动加速度范围的振动条件下,设置减振装置可调摩擦阻尼为摩擦阻尼最大参考值的0.25～0.5倍,可得到较低的共振放大倍数和较低的振动传递率.试验结果表明:减振装置三方向的共振放大倍数低于 4倍,10～30 Hz频率范围的激振下,平均振动传递率维持在 45%以下.增加减振装置后可有效降低惯性传感器测量数据的波动量,三方向传感器姿态角标准差平均下降率分别为78.36%、36.96%、66.51%,具有明显的减振作用.