采煤机行走轮与销排接触的动力学分析

基于目前行走轮与销排接触研究现状存在的问题,采用SOLIDWORKS软件建立了采煤机行走轮与销排的三维模型,基于ANSYS/LS-DYNA进行了显示动力学仿真,描述了仿真流程中的设置,获得了动态的行走轮与销排应力云图及接触应力随时间的变化趋势。对啮合冲击、节线冲击造成的影响作出了解释,并对如何减小冲击、预防轮齿疲劳断裂提出了改进方案。该研究为行走轮与销排的接触研究提供了思路,同时也提供了整体的研究流程以供参考,对于行走轮与销排的结构设计具有一定的指导意义。     

采煤机行走轮轮齿性能的优化研究

行走轮作为采煤机中重要的组成部分,其轮齿失效会对整个机器的可靠性产生不良影响。基于此,对采煤机行走机构主要结构和原理进行简要介绍,利用有限元方法建立了行走轮轮齿与销排销齿的啮合模型,分析了两齿面接触时的情况,根据分析结果提出行走轮轮齿性能优化措施。     

基于动态力学的采煤机行走轮的仿真分析

以动态力学作为理论基础,结合采煤机行走轮与销轨实际工作工况,以ANSYS软件作为工具,模拟行走轮与销轨在176 mm标准中心距、171 mm中心距、181 mm中心距三种情况下行走轮与销轮啮合过程中行走轮轮齿所受应力情况,并根据仿真所得云图得到了接触、弯曲应力的变化规律与极限值,为后续采煤机行走轮的齿形优化提供理论依据。     

实际工况下采煤机行走机构的啮合应力与疲劳寿命研究

为了揭示采煤机行走机构在工作过程中的损伤机理,采用LS-DYNA建立采煤机行走机构动态接触模型,利用实验测得的牵引阻力和采煤机重力作为外载荷,进行瞬态动力学仿真;采用n-code GlypWorks中的Rainflow模块对危险节点最大等效应力时间历程进行雨流计数,载荷外推和叠加,采用n-code GlypWorks中Stress Life模块对行走轮与销排进行疲劳寿命计算。研究结果表明:采煤机行走机构具有良好力学性能,行走轮最小疲劳寿命约为307天,销排寿命约为323天,研究结果为行走机构结构优化提供理论依据。     

基于ADAMS的MG2型采煤机行走机构的研究

针对采煤机在综采作业时由于煤矿井下地质条件复杂、采煤机综采作业时受载荷冲击较大而导致其四轮行走机构频繁发生损坏的问题,以MG2型采煤机的行走机构为例,通过对MG2型采煤机销轨与采煤机截深关系分析,建立了仿真分析的数学模型,利用ADAMS仿真分析软件对采煤机行走机构与销轨在不同条件下的啮合特性进行了仿真分析,为优化采煤机行走机构、提升工作可靠性和使用寿命提供理论和技术支持。     

基于ADAMS的采煤机行走机构力学特性分

为研究采煤机行走机构的行走轮与销排销齿的不同啮合中心距下行走轮转矩对轮齿间啮合力的影响,通过UG建立行走机构三维模型并导入ADAM S进行仿真模拟,采用单因素法进行研究,以行走轮转矩和啮合中心距为研究变量,对行走机构进行动态特性分析。仿真结果表明:在相同转矩下,随着中心距的减小,行走轮与销排销齿的啮合力逐渐增加并且啮合力曲线波动增加;在啮合中心距不改变的情况下,随着转矩的增加,啮合力曲线波动增加,啮合力波动频繁会引起整个系统的振动,适当增加中心距使啮合力变化平缓,在行走机构设计之初可适当增加中心距使整个系统运动稳定;啮合力的波动量随着转矩的增加、中心距的减小而逐渐减小。     

采煤机176 mm节距复合齿形行走轮动态力学仿真

行走轮与销轨的啮合属于非共轭传动,传统齿轮强度校核方法对行走轮不再适用,以往对行走轮强度的校核大多采用有限元静态力学仿真分析,而静态力学仿真分析不能准确反映行走轮轮齿的实际受力状态,计算结果略有偏差。为了能比较准确地校核采煤机176 mm节距复合齿形行走轮的强度,利用Solid Edge和ANSYS软件对176 mm节距复合齿形行走轮建立动态力学仿真模型,提取齿面接触应力与齿根弯曲应力随时间的变化的仿真计算数据,并绘制成曲线,通过对比仿真结果和行走轮材料的许用应力值,发现176 mm节距复合齿形行走轮可以满足采煤机1 500 k N牵引力的使用要求,与此同时总结了行走轮轮齿从进入啮合到脱开啮合过程中,接触应力和弯曲应力随时间的变化规律,得到了行走轮出现接触应力峰值和弯曲应力峰值时行走轮与销轨啮合的位置,为今后优化行走轮齿形提供了依据;通过对比理论计算结果与仿真结果,验证了仿真结果的正确性。     

采煤机行走轮轮齿与销齿啮合的接触强度研究

针对采煤机行走轮、销排啮合出现的轮齿断裂的问题,提出采用有限元方法对轮齿、销齿啮合处的接触应力进行研究。以某型采煤机为例,通过选用行走轮中一个轮齿、销齿的啮合作为研究对象,开展了行走轮及销排的结构性能研究。研究结果表明:轮齿啮合处应力小于材料屈服强度,满足静强度要求,但由于制造加工过程中存在表面微裂纹及表面磨损,裂纹或磨损尖端在接触应力的往复作用下,产生塑性区,并积累塑性变形最终形成裂纹萌生、扩展直至断裂的现象。分析结果与实际情况一致,说明了分析方法的可适用性,该方法可以为行走轮等类似产品的设计研发提供理论指导。     

采煤机导向滑靴耐磨性能工艺改进

导向滑靴是采煤机的重要零件,采煤机工作时由煤壁侧的两组支承组件和老塘侧的两只导向滑靴分别支承在工作面输送机上。行走箱（见图1）中的行走轮与输送机的强力齿轨相啮合,由装在两行走箱上的导向滑靴导向,当行走轮转动时,采煤机便骑在工作面输送机上行走,同时截割电动机通过截割机械传动装置带动滚筒旋转,通过强力截齿完成落煤及装煤作业。当滑靴导向面磨损严重时,致使导向性不好,行走轮与销排不能正常啮合,造成行走轮快速磨损或断齿。严重时采煤机会脱离运输机,使采煤机不能工作。     

采煤机行走部销排强度分析与优化策略研究

针对某煤炭企业服役采煤机销排使用现状,借助ANSYS Workbench有限元仿真分析软件,开展了采煤机行走部销排强度分析,包括三维建模、材料属性设置、网格划分、约束载荷施加、仿真分析及后处理工作。结果表明,销排销齿与销排体连接的位置存在较为明显的应力集中情况,有必要进行强度优化,以适应更加繁重的采掘工作要求,之后提出了销排结构优化的策略,以期为采煤机销排的设计优化工作提供参考。     

销轨结构对采煤机行走轮动力学特性的影响研究

为了研究不同销轨弯曲角度情况下采煤机行走机构运动时的动力学特性,利用ADAMS仿真分析软件对不同弯角结构下采煤机行走机构的动力学特性进行了研究,结果表明,销轨的弯曲角度越大采煤机行走机构在工作时的啮合力和速度波动越大,其动力学特性越不稳定。该研究结果可为井下销轨的设置和改进提供参考依据。     

基于ADAMS的采煤机行走轮的受力分析与研究

针对采煤机行走轮频繁发生破坏的情况,建立了采煤机整机动力学数学模型,通过实验对作用在采煤机截割滚筒上的冲击载荷进行分析,以此为基础利用ADAMS仿真分析软件对在整机受载和空载情况下作用在行走轮上的载荷进行分析,对行走轮破坏的原因进行汇总,为后续行走轮机构优化,以期为提高行走轮机构的可靠性和使用寿命提供理论依据。     

采煤机行走部传动系统动态特性研究

采煤机行走部传动系统力学特性复杂,实际工作中由于行走故障导致采煤机停机的现象频发。为改善采煤机的行走特性,提高其行走可靠性,建立了采煤机行走部传动系统的多体动力学仿真模型,研究了传动系统动力学特性,提取了不同行走速度、不同行走负载下的齿轮啮合力和输出角速度波动曲线,分析了啮合力和输出角速度随行走速度、行走负载变化的规律。研究结果表明:轮齿啮合圆周力与径向力峰值存在90°相位差;随着行走速度的增大,采煤机行走稳定性降低,两级行星齿轮的啮合力增大,特别是高速级行星齿轮啮合力增大更为显著;随着行走负载的增大,行星齿轮的啮合力增大,但是传动系统的输出角速度基本保持稳定,为采煤机行走部传动系统优化设计提供了参考。     

基于ABAQUS的采煤机齿轨轮啮合特性的研究

结合采煤机齿轨轮使用过程中存在的问题,通过确定齿轨轮的结构尺寸,采用Solidworks和ABAQUS软件,建立了齿轨轮与销排的仿真模型,开展了不同中心距对齿轨轮啮合特性的影响分析,找到不同中心距对齿轨轮啮合特性的影响规律,对选用合理参数齿轨轮、延长齿轨轮使用寿命、提高采煤机的生产效率具有重要的指导意义。     

多激励下采煤机在行走平面内的非线性振动特性分析

提出以随机分布的煤岩单轴抗压强度为输入,采用锋利截齿截割阻力方程描述采煤机截割激励,采用间隙条件下齿轮啮合非线性模型描述采煤机驱动轮与销排间行走激励,采用库伦摩擦模型描述采煤机平滑靴、导向滑靴与刮板机间的摩擦激励,再根据拉格朗日动力学方程建立了采煤机7自由度非线性振动模型。利用Newmar k-β法对方程进行了求解,分析了当行走速度为4 m/min,行走驱动轮与销排间隙为6 mm时,采煤机在行走平面内的振动特性,结果表明:行走部和机身的振动特性较为相似,但行走部的振动量小于机身;两个滚筒振动量较大,且右侧滚筒振动量大于左侧滚筒;机身和滚筒的振动相图、庞加莱映射表明采煤机工作过程中处于混沌振动状态。对采煤机振动特性进行了现场实验,实验测得的机身振动加速度有效值接为171.83mm/s~2,接近仿真值(153.06 mm/s~2),实验结果表明采煤机机的非线性模型在一定程度上可以视为准确的。     

滚筒采煤机牵引部销轨轮强度的分析与优化

首先分析了滚筒采煤机牵引部销轨轮的装配和工作特点,然后对其常见失效形式进行了分析。在此基础上,利用UG和ABAQUS软件建立了销轨轮和销齿的有限元分析模型,通过对销轨轮齿根的Mises平均应力、啮合区域接触应力等的分析,表明销轨轮齿根强度满足要求,但啮合接触区两端存在应力集中现象。通过对销轨轮齿面进行鼓形修形,可基本消除销轨轮齿面接触区两端的应力集中,降低最大接触应力,从而提高销轨轮的使用寿命。     

基于ADAMS的食品输送链啮合接触动力学分析

针对食品输送链传动过程中存在的啮合冲击问题,基于赫兹接触理论,建立了啮合冲击的非线性弹簧阻尼碰撞动力学模型,给出了主动链轮上啮合冲击力幅值以及啮合冲击力表达式。借助动力学仿真软件ADAMS对系统在不同转速下的啮合接触效应进行仿真研究,分析得出工作边各链轮与滚子啮合接触时的接触力变化规律情况,仿真结果与实际工况符合,可靠性高。通过将仿真与建立的动力学模型理论计算结果对比,发现理论值与仿真值相对误差在合理范围之内,动力学模型较可靠。     

重型采煤机齿轨轮啮合特性的分析

采用PROE三维模型软件和ABAQUS仿真软件建立了采煤机齿轨轮有限元仿真模型,开展了采煤机齿轨轮啮合过程中的啮合特性仿真研究,找到了不同中心距对齿轨轮啮合特性的影响规律,对降低齿轨轮故障概率、保证采煤机的正常运行、提高采煤机的采煤效率具有重要意义。     

复杂煤层赋存条件下薄煤层采煤机可靠性分析

以刚柔耦合多体系统动力学理论为基础,建立了采煤机截割部刚柔耦合模型,研究了内齿圈在啮合过程中的动力学行为;根据采煤机在复杂煤层赋存条件工作时滚筒受力情况,基于Matlab编程模拟出滚筒的载荷文件。通过Recur Dyn多体动力学软件进行仿真分析,得到采煤机内齿圈的应力分布及其与行星轮的接触力和接触力矩,与理论值进行比较验证了其正确性;通过疲劳寿命计算,得到了内齿圈齿面的最小疲劳循环次数,对内齿圈疲劳寿命的薄弱区域提出改进方法,延长其使用寿命。在产品设计时对其可靠性进行分析,降低了研发成本,为研究采煤机设备在大范围刚性运动与柔性构件小变形运动时的应力和疲劳寿命情况提供了新的方法。     

采煤机截割部机电传动系统动力学特性分析

针对采煤机截割机电传动系统动载荷大易于损坏的特点,提出一个行星齿轮变速过程扭转动力学模型,建立包含电动机、齿轮传动系统和滚筒的采煤机截割机电传动系统动力学模型,并对冲击载荷下采煤机截割机电传动系统的动力学特性进行仿真,研究电动机-齿轮传动系统的连接刚度和阻尼以及齿轮啮合刚度对采煤机截割机电传动系统动力学特性的影响,最后提出了减小采煤机截割部机电传动系统的动态啮合力冲击的方法,以减少采煤机截割传动系统的破坏。啮合冲击力可以分成两类:时变啮合刚度引起的啮合冲击力和冲击负载引起的啮合冲击力。可以通过减少啮合刚度的变化(比如采用人字齿轮)来降低时变啮合刚度引起的动态啮合力冲击;选取合适的电动机-齿轮传动系统连接阻尼和较小的电动机-齿轮传动系统连接刚度来减小冲击负载引起的动态啮合力冲击。