矿用刮板输送机链传动系统的纵向扭转振动
刮板输送机可视为连续的刚柔耦合结构。设备的运行往往伴随着相应的纵向和扭摆振动。由于恶劣的工作环境和剪切大块煤岩的冲击，链条被冲击载荷卡住而停止工作，严重时甚至断裂。
目前，已有学者对刮板输送机刚柔联轴器的动态特性进行了研究。多利普斯克等人。建立了刮板输送机非均匀载荷状态的动力学模型，对长距离输送机的工作载荷进行了计算机模拟和分析。
研究了载荷变化对刮板输送机动态特性的影响，采用多个空间固定有限元模拟链传动系统，包括货物载荷的分布和运动形式，并采用欧拉法求解各单元的动态特性。
在故障条件下的动态特性分析中Miao等人建立了链条纵向波动的一般方程，确定了边界条件和初值条件，解析求解了数学模型。利用MATLAB软件对刮板输送机在直接启动和链条故障工况下的动态问题进行了仿真。
一、刮板输送机链传动系统的机械模型
刮板输送机是综采设备的主要部件。刮板输送机是一个复杂的、高度耦合的多体动力学系统。工作原理是利用中间槽和链条传动系统输送煤炭。驱动电机推动链轮旋转。
链条与链轮啮合。刮板固定在链条上作为其牵引部件。如图 1所示，刮板输送机主要由驱动电机、中间槽、链轮、刮板和链条组成。
为建立刮板输送机纵扭耦合模态的动力学模型，需要做出以下假设：
(1)忽略前后链轮动张力的影响。
(2)每个刮板的质量是刮板和连接段链条质量的总和，均匀分布在每个分支上。
(3)刮板转动惯量是刮板自动转动惯量与链条转动惯量之和。
二、扭转振动应力波的衰减
上料过程、链条断裂等故障工况导致刮板链传动系统运行速度波动、刮板扭转振动、刮板前后链条张力波动。在刮板的扭摆振动过程中，如果将每个刮板及其连接链视为一个单元，会使模型求解困难。因此，确定输送机沿线不同段扭摆振动单元刮板的最大数量是实现模型数值求解的关键。
三、正常情况下引力波的衰减
在正常工作状态下，刮板机运行平稳，无卡链、断链等故障。影响刮板链传动系统纵扭振动的主要原因是货物载荷的激振。本节针对变化的货物载荷，模拟轻载和中载下刮板链传动系统扭转振动应力波的衰减情况。
煤炭被采煤机的螺旋滚筒切割并装载到刮板输送机上。对于刮板链传动系统，这相当于一个突然的负载。由于煤在刮板输送机断链方向的分布最初是不均匀的，这就造成了刮板与链条的偏载。
四、货物载荷激励下的耦合振动分析
通过数值模拟得到了刮板输送机各单位段的振动速度和张力脉动以及扭振激励下各刮板在单位段内的扭转振动。在刮板输送机中间施加负载激励，假设在负载激励之前刮板输送机上没有物料。各单元段的速度波动和张力波动如图9所示 。
根据前人研究，加载激振前后的5个刮板是受扭摆振动影响的区域，因此激振段共有10个刮板。仿真结果表明，货物载荷激励引起刮板输送机的纵向振动，导致运行速度和链条张力的波动。
五、结论
在这项研究中，Kelvin-Voigt 模型和逐点拉伸法被用来建立刮板链驱动系统的耦合纵向和扭转振动的力学模型。通过数值模拟结合现场试验验证，研究了刮板链传动系统在不同载荷激励下的纵扭振动特性。
轻载工况下，扭振影响范围为激励点前5段至激励点后5段。中载工况下，扭振影响范围为激振点前4段至激振点后4段。
研究结果表明，货物载荷的激励引起刮板输送机的纵向振动，导致运行速度和链条张力的波动。刮板运行速度和链条张力的波动最剧烈的是施加货物负载激励的结果，其引起的最大速度波动为119.5%，最大张力波动为78.6%。
货物对一段的激振引起该段刮板链传动系统的扭振，导致刮板链传动系统中两条链条之间的张力差发生波动。
