[发明专利]一种基于多调谐质量阻尼器的硬岩掘进机减振设计方法

摘要

本发明提供了一种基于多调谐质量阻尼器的硬岩掘进机减振设计方法，包括：(1)建立硬岩掘进机整机刚柔耦合多体动力学模型；(2)计算滚刀动态破岩力和护盾‑围岩相互作用力，模拟硬岩掘进机振动激励力；(3)对硬岩掘进机掘进性能和整机振动水平进行分析和评价；(4)在硬岩掘进机齿轮箱上安装多调谐质量阻尼器；(5)通过最小化掘进性能指标的最大值或最小化整机振动水平指标值进行优化确定多调谐质量阻尼器中阻尼器的数目、分布形式、质量、刚度和阻尼。本发明通过在硬岩掘进机齿轮箱上配置多调谐质量阻尼器，通过优化多调谐质量阻尼器的参数，可在提高或保持硬岩掘进机掘进性能的基础上，有效降低整机振动、避免或减缓强振动对关键零部件造成的损伤。

主权项

一种基于多调谐质量阻尼器的硬岩掘进机减振设计方法，将多调谐质量阻尼器配置于硬岩掘进机的齿轮箱上，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1，通过有限元法分别提取硬岩掘进机各个主要部件的结构动力学参数，建立硬岩掘进机整机刚柔耦合多体动力学模型；步骤S2，基于CSM模型和重生效应，计算滚刀动态破岩力，模拟破岩激励力；基于Winkler地基模型，建立护盾‑围岩三维粘弹接触模型，采用HRM方法计算等效刚度，采用速度弱化型摩擦定律计算护盾在掘进方向上滑动时的摩擦力，基于护盾与围岩不接触、粘弹接触和摩擦接触的状态转换，计算护盾‑围岩相互作用力，模拟护盾粘滑运动激励力；步骤S3，基于动态破岩力、护盾‑围岩相互作用力和振动响应，计算破岩能量消耗、整机振动能量耗散和破岩体积，计算评价硬岩掘进机掘进性能的动态比能，并以单位时间内的振动能量耗散表征硬岩掘进机整机振动水平；步骤S4，在硬岩掘进机齿轮箱安装多调谐质量阻尼器；步骤S5，以最小化动态比能最大值或最小化单位时间内的振动能量耗散为目标，建立优化模型，对齿轮箱上安装的多调谐质量阻尼器的阻尼器数目、分布形式、质量、刚度和阻尼进行优化。