[發(fā)明專利]一種盾構(gòu)機主軸承動力學模型的建模與仿真方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 202011293209.3 | 申請日： | 2020-11-18 |
| 公開（公告）號： | CN112329177A | 公開（公告）日： | 2021-02-05 |
| 發(fā)明（設計）人： | 許京偉;孫明帥;李燕樂 | 申請（專利權(quán)）人： | 濟南重工集團有限公司 |
| 主分類號： | G06F30/17 | 分類號： | G06F30/17;G06F30/23;G06F119/14 |
| 代理公司： | 濟南誠智商標專利事務所有限公司 37105 | 代理人： | 初曉麗 |
| 地址： | 250109 山東*** | 國省代碼： | 山東;37 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 盾構(gòu) 機主 軸承 動力學 模型 建模 仿真 方法 | ||
本發(fā)明公開了一種盾構(gòu)機主軸承動力學模型的建模與仿真方法，包括以下步驟：步驟一：在SolidWorks軟件中建立包含局部故障特征的盾構(gòu)機主軸承三維模型，步驟二：將盾構(gòu)機主軸承三維模型導入到多體動力學分析軟件Adams中，得到盾構(gòu)機主軸承的剛體模型；步驟三：進行有限元分析，得到其柔性化模型；步驟四：將盾構(gòu)機主軸承內(nèi)圈、外圈及保持架柔性化后的模型導入原來的剛體模型中并替換相對應的剛性部件，得到盾構(gòu)機主軸承的剛?cè)狁詈夏Ｐ停徊襟E五：模擬正常工作條件下的復雜工況并運行Adams動力學仿真，提取主軸承外圈的振動加速度信號；步驟六：進行頻域分析，提取對應的故障特征頻率，為盾構(gòu)機主軸承的故障診斷提供理論判別依據(jù)。
技術(shù)領域
本發(fā)明涉及盾構(gòu)機軸承仿真技術(shù)領域，具體為一種盾構(gòu)機主軸承動力學模型的建模與仿真方法。
背景技術(shù)
隨著國內(nèi)經(jīng)濟的不斷發(fā)展，國內(nèi)鐵路、水利工程、隧道施工以及地鐵施工項目日漸增多，由于盾構(gòu)施工具有安全、環(huán)保、高效等優(yōu)點，所以越來越多的盾構(gòu)機被應用于隧道施工中。
盾構(gòu)機是當今世界上最先進的隧道掘進超大型專用設備，是現(xiàn)代裝備制造業(yè)的代表作，它集光、機、電、液、傳感、信息技術(shù)與一體，是一個非常復雜的系統(tǒng)。盾構(gòu)機在進行盾構(gòu)作業(yè)時承受著復雜的力及力矩，而其中主軸承作為支撐盾構(gòu)機刀盤的主要承載部件，承擔著盾構(gòu)機運轉(zhuǎn)過程中的主要載荷，是盾構(gòu)機中極為重要的關鍵部件，一旦主軸承發(fā)生故障，會直接影響整個盾構(gòu)機的正常運行，造成極大的經(jīng)濟損失。因此，能及時發(fā)現(xiàn)并預知故障，保證盾構(gòu)機主軸承在復雜的工況下長期可靠的運行非常重要。
為了保證盾構(gòu)機主軸承運行的可靠性，了解其在不同部位不同類型故障體現(xiàn)出的故障特征信息，需要對其進行對應狀態(tài)下的動力學實驗，但是實驗存在以下缺點：
1、盾構(gòu)機主軸承結(jié)構(gòu)精密且復雜，實驗臺架搭建成本高昂并且難以保證其安裝精度；
2、盾構(gòu)機主軸承在實際運行過程中，根據(jù)不同的地形結(jié)構(gòu)與掘進方向，會承受不同方向及大小的力及力矩，實驗臺架難以模擬真實的復雜工況。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種盾構(gòu)機主軸承動力學模型的建模與仿真方法，具有準確性和針對性的特點，解決了實驗成本高及不能模擬實際運行工況等缺點，具有節(jié)約實驗成本、研究周期短等優(yōu)點。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
一種盾構(gòu)機主軸承動力學模型的建模與仿真方法，包括以下步驟：
步驟一：在SolidWorks軟件中建立包含局部故障特征的盾構(gòu)機主軸承三維模型，并進行干涉檢查；
步驟二：將盾構(gòu)機主軸承三維模型導入到多體動力學分析軟件Adams中，得到盾構(gòu)機主軸承的剛體模型；
步驟三：將盾構(gòu)機主軸承的內(nèi)圈、外圈以及保持架進行有限元分析，得到其柔性化模型；
步驟四：將盾構(gòu)機主軸承內(nèi)圈、外圈及保持架柔性化后的模型導入原來的剛體模型中并替換相對應的剛性部件，得到盾構(gòu)機主軸承的剛?cè)狁詈夏Ｐ停?/p>
步驟五：定義盾構(gòu)機主軸承剛?cè)狁詈夏Ｐ椭懈鞑考牟牧蠈傩裕罁?jù)盾構(gòu)機主軸承的拓撲結(jié)構(gòu)，設置模型中各部件的連接關系，在Adams中對盾構(gòu)機主軸承模型添加推力及扭矩，模擬正常工作條件下的復雜工況并運行Adams動力學仿真，仿真結(jié)束后提取主軸承外圈的振動加速度信號；
步驟六：在MATLAB軟件中進行聯(lián)合仿真，將Adams軟件中提取的主軸承振動加速度信號進行頻域分析，提取對應的故障特征頻率，為盾構(gòu)機主軸承的故障診斷提供理論判別依據(jù)。
優(yōu)選的，所述步驟一中，要根據(jù)實際盾構(gòu)機主軸承的結(jié)構(gòu)尺寸和相互運動關系建立三維模型。
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