线性压缩机圆柱臂盘簧的设计及性能研究

弹簧组是线性压缩机的关键部件。为了优化线性压缩机的弹簧组,减小弹簧组的体积和重量,提高线性压缩机的工作效率,设计了一种易于加工的、大刚度的多线型圆柱臂盘簧。采用ANSYS有限元分析软件对圆柱臂盘簧进行刚度计算和模态分析,研究了圆柱臂盘簧中心线的基圆半径、盘簧线径、盘簧轴向高度等主要结构参数对其刚度和应力的影响。结果表明：随着基圆半径的增大,圆柱臂盘簧的轴向刚度、最大应力逐渐减小,径向刚度变化曲线近似为开口向上的二次函数曲线;随着线径的增大,圆柱臂盘簧的轴向刚度和径向刚度加速增大,最大应力基本呈线性增大。在设计圆柱臂盘簧时,将基圆半径设定在15~19 mm,有利于提高盘簧的性能;若线径为4~6 mm,应优先选择0 mm的轴向高度;若线径为6~8 mm,则优先选择10 mm的轴向高度。研究结果对提升线性压缩机的弹簧支撑技术具有重要的参考价值。     

采煤机牵引部动态特性实验分析

为了研究采煤机牵引部工作状态下动态特性,采用1:1模拟煤矿井下综采成套装备试验平台,以MG500/1180-WD采煤机为研究对象,通过无线数据传输系统,分别对采煤机在空载行走、斜切进刀、重载截煤三种不同工况下牵引部的动态特性进行了测试与研究。研究结果表明:不同工况下采煤机左、右导向滑靴在行走方向上受到的载荷冲击最大,并且在重载截煤工况下受到的载荷冲击最大,分别为2.853 m/s~2、1.649 m/s~2;在斜切进刀过程中,左、右导向滑靴在纵向上受到的载荷冲击变化最大,增大幅度分别为884.30%、580.87%。     

采煤机摇臂齿轮传动系统固-热-力耦合特性分析

针对采煤机摇臂齿轮传动系统瞬态温度高,容易引起齿面胶合的问题,采用齿轮混合弹流润滑理论和虚拟仿真技术研究了不同环境温度下惰轮齿轮的生热特性。以Reolands黏温黏压效应、Ree-Eyring模型、非牛顿流体理论为基础,综合考虑润滑条件下齿轮摩擦因数、齿轮油膜刚度与油膜阻尼、对流换热系数等参数对齿轮传动系统生热效益影响,建立了润滑条件下齿面实时摩擦因数计算公式,再将公式导入COMSOL Multiphysics数学模块中获得了不同初始温度下的摩擦因数值,再以采煤机实验测试载荷为激励,采用COMSOL多体动力学模块与固体传热模块对惰轮齿轮的固-液-热耦合特性进行分析研究,结果表明:环境温度在281.15~311.15 K内,齿轮在啮合节点温度接近于环境温度,环境温度与温差成反比,环境温度与温升成正比。     

掘进机机载钻孔机械手多体动力学分析

为研究机械手在钻孔工作过程中的动力学响应情况,建立机械手的刚柔耦合动力学数学方程,再以有限元法和多体动力学软件为基础,建立机载钻孔机械手的刚柔耦合动力学模型。以钻头工作过程中的随机工作阻力为载荷,研究伸缩臂的大刚度小变形与钻杆的小刚度大变形对机械手的动态性能的影响。通过对比仿真结果可知,钻杆、伸缩臂的柔性变形对钻头的运动精度影响很大,但其对钻头的速度、加速度影响相对较弱。研究结果表明,利用刚柔耦合模型,能够有效模拟机械手在钻孔过程中的动力学响应过程,为机械手的智能控制研究提供依据。     

直线压缩机盘簧理论与试验研究EI北大核心CSCD

谐振系统是实现直线压缩机往复运行的关键部件,而用于斯特林制冷机的板弹簧,轴向刚度低、成本高,并且在大振幅运行时易发生疲劳断裂,不适用于大制冷量的民用制冷领域。针对以上问题,设计了一款圆柱臂螺旋盘簧(以下简称盘簧),并基于能量守恒法和莫尔积分法分别建立了盘簧的轴向和径向刚度理论模型,并通过试验验证了理论模型的误差小于6.88%;对装配有盘簧的动磁式直线压缩机进行测试,结果表明,在压缩机动态运行中,所设计盘簧能够保持轴向刚度的恒定,并在一定程度上对活塞起到径向支撑作用,使活塞与气缸之间的阻尼比为0.104 7。最后,对具有相同外径的板弹簧和盘簧进行了相比,得到盘簧的固有频率是板弹簧的1.56倍,最大等效应力可降低41.2%。在达到相同疲劳寿命时,盘簧允许的最大振幅是板弹簧的1.53倍,验证了盘簧在直线压缩机上的应用是可行的。     

带式输送机更换托辊用皮带举升机构设计与应用

针对长运距大型带式输送机托辊故障频发，托辊更换工作导致停机停产，以及传统人工更换托辊方式效率低、设备单一等问题，以王家岭煤矿主平硐带式输送机为研究对象，提出了一种可实现不停机更换托辊的机器人，以提高托辊更换效率。皮带举升机构是更换托辊机器人的重要部件，基于该机器人的功能需求以及带式输送机空间狭窄、皮带载荷大等特点，设计了剪叉式皮带举升机构。首先，利用SolidWorks软件构建了剪叉式皮带举升机构的三维模型，基于带式输送机参数计算得到举升皮带的工作载荷后，对皮带举升机构进行受力分析。然后，采用SolidWorks Motion模块对皮带举升机构进行运动学仿真分析，同时利用ANSYS Workbench有限元软件对其进行静力学仿真分析。最后，开展地面试验和井下试验，以验证所设计的皮带举升机构的可行性。地面试验结果表明，在20～60 kN载荷下，皮带举升机构竖直位移的实测结果与仿真结果的匹配精度为6%～15%，验证了其主体结构的承载能力满足设计要求；井下试验结果证明了皮带举升机构设计的合理性和可靠性。剪叉式皮带举升机构的承载能力和举升高度均符合更换托辊机器人的功能需求，是实现带式输送机不停...     

含煤粉层的刨头-滑架体三维粗糙接触碰撞特性研究

三维间隙导致刨头-滑架体产生复杂的接触碰撞现象，煤粉层加剧了系统的动态特性。基于刨头与滑架体之间的几何结构特点，提出将三维多面体碰撞检测降维到二维多边形碰撞检测的方法，综合考虑表面粗糙度、煤粉层的影响，引入粗糙界面接触力模型以及含煤粉层接触力模型，并通过试验测得恢复系数，构建了刨头与滑架体间三维接触碰撞动力学模型，采用数值分析方法获得刨头-滑架体接触碰撞动态特性。研究结果表明：刨头-滑架体的接触碰撞存在点、线、单面、多面等多种形式；随着恢复系数的降低，刨头的摆角振动、位移振动幅值随之降低，在间隙边界处的接触碰撞振动幅值随之减小，各点的碰撞力均值减小，碰撞次数也随之降低。最后通过试验验证了该研究中碰撞动力学模型的有效性。