[发明专利]矿山路面不平度的数值模拟方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种矿山运输设备设计技术，具体说，涉及一种矿山路面不平度的数值模拟方法。

背景技术

矿山路面是各种矿山运输设备的最重要的运行环境，而路面不平度是各种运输设备的主要激振源。准确的掌握矿山路面不平度数据对于在产品设计时提高运输设备平顺性、分析零部件的疲劳特性、提高产品的寿命有着重要的意义。

矿山路面不平度数据可以通过以下两种方法获得：

(1)试验测试的方法；

该方法试验测试的周期长、成本高，而且后期需要大量的数据处理，另外矿山路面多种多样，不可能对每一种路面进行测试。

(2)将给定的矿山路面不平度功率谱密度变换为路面不平度。

目前有三角级数法、滤波器整形白噪声法、积分单位白噪声法等，这些方法所得到的路面不平度功率谱密度与给定的功率谱密度相比存在着一定的误差。

而且上述两种方法均未考虑运输设备固有振动频率和运行速度的影响。

发明内容

本发明所解决的技术问题是提供一种矿山路面不平度的数值模拟方法，能够快速准确地获得路面不平度数据，并且能够综合考虑运输设备固有振动频率和运行速度的影响。

技术方案如下：

一种矿山路面不平度的数值模拟方法，包括：

确定运输设备的固有频率的上限、下限，以及运输设备的常用速度范围；

根据固有频率、常用速度获得矿山路面取样长度、采样点数；

根据取样长度、采样点数得到矿山路面不平度的离散的功率谱密度，根据功率谱密度得到路面不平度数据。

进一步：空间频率的上限n₁＝f₁/v₁，其中f₁是运输设备固有频率的上限，v₁是常用速度的下限；空间频率的下限n₂＝f₂/v₂，其中f₂是运输设备固有频率的下限，v₂是常用速度的上限。

进一步：采样点数N＝L/Δ_l，距离采样间隔Δ_l≤1/2n₁，取样长度L≥1/n₂。

进一步：功率谱密度G_q(n_k)＝G_q(n₀)(n/n₀)^-w，其中G_q(n₀)是不平度系数，n是空间频率，n₀取值为0.1m^-1，频率指数W＝2。

进一步：根据公式可以得到路面不平度离散傅利叶变换模值；根据公式可以得到路面不平度离散傅利叶变换复数形式；根据公式傅利叶逆变换得到路面不平度数据。

与现有技术相比，本发明技术效果包括：

本发明能够快速准确地获得路面不平度数据，并且能够综合考虑运输设备固有振动频率和运行速度的影响。

相对于传统的试验测试方法或数值模拟方法，本发明具有快速准确的特点，并且最重要的是综合考虑了运输设备固有振动频率和运行速度的影响，对于在设计之初准确评估设备的平顺性、分析零部件的疲劳特性、提高产品的寿命有着重要的意义。

本发明综合考虑了运输设备固有频率和运输速度两个因素，采用傅利叶变换和傅利叶逆变换的方法获得路面的不平度数据，并可以通过软件编程实现。

附图说明

图1是本发明中矿山路面不平度的数值模拟方法的流程图；

图2是本发明中路面不平度曲线图。

具体实施方式

下面参考示例实施方式对本发明技术方案作详细说明。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明更全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。

如图1所示，是本发明中矿山路面不平度的数值模拟方法的流程图。

矿山路面不平度的数值模拟方法，综合考虑了运输设备固有频率和运输速度的影响，具体包括以下步骤：

为了达到上述技术目的，本发明的技术方案如下：

步骤1：确定运输设备的固有频率的上限、下限，以及运输设备常用速度范围；

步骤2：确定空间频率的上限、下限；