物理学在矿山机械的应用与解析

　　矿山机械工作时一般有大驱动力和大作用力， 而且其工作条件恶劣， 能引发系统故障的因素较多， 且故障点难以确定， 故障原因复杂2， 给它的应用带来了很多不便。因此， 有必要熟悉了解矿山机械系统结构及工作原理， 提高其设计、加工制造和使用维护水平。这就要求在设计和分析中采用新的技术方法， 如优化设计方法、有限元法、可靠性分析方法、智能设计方法、结构动力学方法和虚拟设计方法等，结构动力学及其研究内容传统结构研究是以静力分析为依据， 一般采用试凑设计方法2， 即在综合考虑一些因素后， 经反复试凑得出所求的设计结构。将处于被动状态的工程结构设计转为主动， 从试凑的艺术过程引入到真正的技术过程， 一直是工程技术人员的重要目标。随着 20 世纪后期计算机科学技术的迅速发展，有限元方法得到长足进步。较全面的结构动力学软件的出现， 这种结构动力学分析方法广泛用于主要承受动载荷而且其动态特性很重要的结构上。在对这些结构进行动力学分析时往往是以其动态特性参数作为目标， 主要是研究大型、复杂结构的动力学建模、算法， 如结构的强度、振动分析、大规模工程的并行算法、优化设计及虚拟仿真等。

　　复杂机械设备的结构都是多体系统，是由多个物体组成， 通过一系列的几何约束联结起来以实现预期动作的一个整体。多体系统是对实际工程研究对象的高度概括， 实际应用中将系统离散化，处理成一定数量的子件，从而将多体系统转化为多自由度系统，然后进行多自由度系统模态分析本文研究惯性圆锥破碎机的结构， 将其系统离散化， 建立多自由系统的运动微分方程， 采用计算模态分析方法， 得到模态振型矩阵，将它作为一种新的坐标系统的向量基来构成模态坐标系统， 求得模态参数和模态坐标， 建立模态模型， 从而计算出实际激励作用下结构的动力学特性。机体与底架之间以及底架与基础之间采用了隔振器，再考虑物料在动锥和定锥之间的作用， 这个振动是多自由度强迫振动。又由于物料在破碎过程中所起的作用是非保守行为， 而且这个过程是非线性的， 故系统的振动是多自由度非线性的。系统的振动在激振的激励作用下引起的 属强迫振动 激振力的作用与时间 t 有关系，故振动是非自治强迫振动所以这个振动是多自由度非线性强迫振动，振动系统是非自治的、非保守的， 离散系统后建立物理模型如。刚度和激励频率等已知参数，求得 GYP- 900 系统的固有频率和响应等。将计算结果和 GYP- 900 实际情况比较，发现实际激励频率超过系统的**阶固有频率 并且小于系统的第二阶固有频率，这与 GYP- 900 的设计初衷和实际应用情况相符， 即设备启动和停止过程中都经过**阶共振， 然后平稳工作或者停止。

　　结语研究中通过分析和计算， 得到了惯性圆锥破碎机的固有频率和稳态简谐响应等特性， 为设计和优化提供了理论依据，给定了一些参数的选定范围 使得该设备的优化、应用和推广有了更加坚实的基础。研究还表明， 结构动力学分析有利于设计的正确进行， 分析结果符合实际应用情况并能指导应用。矿山机械有着特别的工作状况和环境， 因此设计和研究是不能仅仅以静力分析为依据， 也不能仅仅考察关键运动部件的动力状况， 而应将设备作为整体， 研究它的结构动力学问题， 甚至是考虑一些零部件的弹性形变， 进行系统的多柔体结构动力学分析。这些分析结果有利于提高设计和研究的正确性， 还能减少或代替物理样机试验， 降低设计研究成本和避免物理样机损害。