基于多体动力学的采煤机截割部可靠性研究

基于Pro/E、Matlab、ADAMS和ANSYS联合构造的协同仿真环境,建立了含硫化铁结核的薄煤层采煤机截割部刚-柔耦合多体系统模型,解决了输入负载的模拟及建模与仿真边界条件的确定、双电机驱动的采煤机截割部电机转速的匹配等关键技术问题.基于刚-柔耦合采煤机截割部虚拟样机的仿真,找出了截割部关键零件设计上存在的问题：如行星架、行星轴及摇臂壳体的变形过大,动态刚度不足等,为采煤机截割部系统的优化提供了明确的量化依据.有助于在采煤机物理样机制造前就全面掌握其动态性能,提出明确的优化方案并改进设计,降低了新产品的研发成本与时间.     

薄煤层采煤机截割部壳体疲劳可靠性分析

截割部壳体作为采煤机的关键零件,其疲劳寿命可靠性对采煤机的可靠性有着重要的影响。基于刚柔耦合虚拟样机技术,构建了采煤机联合仿真平台。分析得到了截割部壳体的等效应力值为234.984 6 MPa,为疲劳寿命分析提供数据支撑。基于应力-强度干涉理论、对数正态分布、蒙特卡洛法和疲劳寿命分析方法,得到了壳体的疲劳寿命可靠度。分析滚筒转速和牵引速度对滚筒装煤率及疲劳寿命可靠度的影响,分析结果可为采煤机关键件的可靠性研究提供理论基础与数据支撑。     

基于刚柔耦合的MG180/465-W型采煤机截割部仿真研究

以MG180/465-W型采煤机截割部为研究对象,使用Solid Works2008、ANSYS、ADAMS软件协同仿真,建立采煤机截割部的刚柔耦合模型,并进行动力学仿真,得到采煤机截割部工作时的变形情况,为采煤机优化设计提供参考。     

采煤机截割部刚柔耦合动力学分析

利用HyperMesh、ANSYS APDL、ADAMS之间的交互接口,建立了采煤机截割部的刚柔耦合动力学模型。将LS-DYNA仿真得到的滚筒载荷作为系统负载进行动力学仿真,得到了采煤机截割部传动系统工作过程中的动力学响应以及柔性摇臂的应力规律,通过对比纯刚体动力学仿真与刚柔耦合动力学仿真结果,分析了柔性摇臂对采煤机截割部动力学响应的影响。对采煤机截割部的优化设计具有重要的指导意义。     

滚筒式采煤机截割部机电联合仿真

为了研究截割电机机械特性对采煤机滚筒受力特性的影响,利用SIMULINK建立采煤机截割电机模型;通过ADAMS建立采煤机截割部虚拟样机模型;使用电机模型对采煤机截割部进行驱动,同时将电机所受力矩反馈到电机模型中,建立了基于MATLAB/SIMULINK和ADAMS的采煤机截割部机电耦合模型。采用LS-DYNA对采煤机滚筒截割煤岩过程进行模拟仿真,得到滚筒的受力情况;将截割仿真得到的载荷添加在采煤机滚筒上,进行了采煤机截割部机电联合仿真,得到了截割电机输出转矩和输出转速的曲线,为研究电机过载保护提供了数据支持。     

滚筒式采煤机截割部壳体热结构耦合分析

为研究热载荷和力载荷对滚筒式采煤机截割部壳体应力和变形的影响,建立了MG300/700-WDK采煤机截割部壳体的热结构耦合模型,在壳体热稳态温度场分析的基础上对壳体进行了热结构耦合分析。热结构耦合分析结果表明:壳体温度最大值出现在高速级轴承座孔处,且壳体上下壁面温差为7℃;与截割部壳体静力学分析结果相比,考虑热效应的壳体最大应力增大30.3%,最大变形增大93.3%。在截割部加载试验台上进行加载试验,对壳体的温度和惰一轴孔位置处应力变化进行测量,试验结果表明数值分析与试验结果有良好的一致性。     

基于刚柔耦合的采煤机截割臂的优化研究

针对基于刚柔耦合的采煤机截割臂的优化研究问题,为了解决刚体形式的动力学仿真和应力分析问题,利用挖煤机样机的刚柔耦合建模方法,提出了采煤机刚柔耦合系统的仿真优化问题,进行了采煤机摇臂结构的仿真分析,提出采煤机摇臂的模态分析和采煤机摇臂柔性体的应力分析,为采煤机截割臂优化设计提供了改革和创新的依据。     

基于ANSYS的采煤机摇臂的有限元分析

由于采煤机工作条件恶劣,所以要求采煤机截割部摇臂壳体有足够的强度和刚度。利用三维软件Pro/E建立了采煤机截割部摇臂壳体的实体模型,导入有限元分析软件ANSYS后对其结构进行应力分析,获得了采煤机截割部摇臂的应力和变形状态,为采煤机截割部的进一步改进提供了依据。     

基于刚柔耦合的采煤机摇臂动态特性仿真研究

利用UG、ADAMS和ANSYS等软件构造的协同仿真环境,建立了基于刚柔耦合的采煤机截割部摇臂虚拟样机模型。在对摇臂进行动力学分析和强度分析的基础上,获取不同工况下摇臂的振动规律,求解了基于时间历程的摇臂应力变化,从而为采煤机摇臂的结构设计、优化及使用提供理论依据。     

采煤机截割部刚柔耦合动力学分析与摇臂优化研究

以MG1000/2500-WD型采煤机为研究对象,根据采煤机截割部基本结构特征,构建采煤机截割部刚柔耦合动力学模型,从转速、加速度、啮合力、应力4个角度开展采煤机截割部仿真分析。根据仿真分析结果,获取采煤机截割部摇臂截割过程中应力云图以及关键点应力曲线,确认采煤机截割部摇臂的受力特点,再以此为基础实施摇臂优化设计,具体设计过程包括摇臂瞬态分析以及摇臂优化设计2部分。为验证所提出采煤机截割部摇臂优化设计的有效性,将优化设计应用于工程实践,最终确认优化设计具有一定的应用价值。     

基于ANSYS和ADAMS的薄煤层采煤机摇臂壳体动力学分析

针对富含硫化铁矿结核体的薄煤层开采作业,基于MSCADAMS三维仿真建模软件对某型采煤机截割部建立刚柔耦合有限元模型,并通过MSCADAMS输出的载荷文件对摇臂壳体进行瞬时动力学分析,找出摇臂壳体的设计缺陷,为优化采煤机设计提供参考。     

基于ADAMS刚柔耦合模型的采煤机截割部优化技术

中厚煤层采煤机是由某煤机公司研制的,要对其截割部的可靠性进行分析,通过使用ANSYS和ADAMS软件,设计出该截割部刚柔耦合虚拟样机协同仿真平台,实现此系统的载荷施加、约束添加以及求解器有效设置后,实施仿真实验。分析结果显示:将截割部关键零部件置于模拟工况当中,会出现各类问题,例如摇臂壳体外形出现严重变化、两级行星部分动态同轴度出现较大误差、惰轮轴轴承使用年限短等。基于仿真结果的分析,的充分化完善措施及改进办法,为升级产品、实现采煤机截割部系统级性能的提升提供具体的量化依据。     

基于ANSYS和Matlab的薄煤层采煤机摇臂系统分析和设计

借助Pro/E和Matlab软件对薄煤层采煤机的摇臂系统进行分析和研究,并构建了动力学仿真模型,得到采煤机截割部行星组件在工作状态下的受载情况,通过对仿真模型的有限元分析以及疲劳寿命分析,得到组件的应力分布以及频率响应曲线,并据此对采煤机行星组件进行优化和改进。     

基于应力-强度干涉理论的采煤机截割部关键零件可靠性分析

随着中厚煤层不断开采完毕,薄煤层开采比重将不断加大,其安全、高效开采日显重要,但由于开采空间有限、条件恶劣,采煤机易出现设计结构不合理、工作状态不稳定、可靠性差等问题。以MG2*100/455-BWD新型薄煤层采煤机截割部为工程对象,采用Pro/E,ANSYS,ADAMS建立了该采煤机的刚柔耦合虚拟样机模型,基于破煤理论建立了采煤机螺旋滚筒的力学模型,通过MATLAB编制了相关程序解决了刚柔耦合虚拟样机模型载荷添加的问题;通过虚拟仿真获取了关键零件输出轴、壳体、行星架的Von Mises应力分布及最大应力节点应力值的时域信息,以30组不同牵引速度仿真模型的仿真结果建立了各关键零件的最大应力分布函数;以应力-强度干涉可靠性理论为基础,结合各关键零件的最大应力分布函数及所用材料强度分布函数,在考虑载荷作用次数情况下,建立各关键零件在随机载荷多次作用下的可靠度计算模型。经分析计算得到输出轴、行星架、壳体的可靠度分别为0.978,0.536及0.614,研究发现:行星架与壳体存在应力集中现象,应力最大位置分别位于行星架腹板与花键轴相交处及壳体惰轮轴孔后侧与行星减速器承载部分相交处。在对薄弱零件改进后,行星架、壳体的可靠度分别达到0.969 0和0.997 4,满足使用要求。该方法可有效缩短产品设计周期,提高采煤机关键零件的设计质量及可靠性。     

薄煤层采煤机可靠性分析与疲劳寿命预测

以刚柔耦合多体系统动力学理论为基础,建立了摇臂壳体和牵引部壳体为柔性件的采煤机刚柔耦合虚拟样机模型;根据滚筒工作阻力和采煤机主要技术参数,推导出了采煤机牵引阻力的取值范围,验证了动力学仿真分析中牵引阻力参数设置的正确性;基于Matlab编程,获得了前后滚筒的载荷文件,并通过ADAMS动力学仿真分析,发现了采煤机壳体的应力分布与变形情况,提出了改进措施;基于动力学仿真结果中壳体关键节点的主应力载荷,获得了用于疲劳寿命分析的载荷谱,通过疲劳寿命计算,得到了壳体的最小疲劳循环次数和疲劳损伤值,发现了壳体疲劳寿命的薄弱环节。为研究设备在大范围刚性运动与柔性构件小变形运动时的应力、变形和疲劳寿命情况提供了新的方法。     

含硫化铁结核薄煤层采煤机行星组件优化设计

主要研究了采煤机的截割部行星组件,利用仿真软件对摇臂系统进行了动力学仿真,得到了行星组件所承受的载荷,对其进行有限元分析和寿命分析,获得了行星组件受到的应力分布特性、变形情况、疲劳寿命等信息。根据行星组件现有特性进行分析和优化,对优化后的模型进行了仿真研究,证明该设计对采煤机行星组件的性能有明显提升,符合设计要求。     

电牵引采煤机截割部摇臂瞬态动力响应分析

对摇臂壳体进行瞬态动力响应分析,可以得出摇臂壳体的相关动力学特性,建立基于NX.NASTRAN的采煤机截割部摇臂瞬态动力学模型。在对摇臂壳体进行模态分析的基础上,提取采煤机截割电机的截割电流,计算出一段时间内摇臂滚筒所受的截割阻力、侧向力和牵引阻力,并将这些力当作动载荷施加在滚筒的轴线上,通过瞬态动力响应分析,得出了摇臂在动载荷作用下摇臂壳体各关键部位的应力应变信息,以确认摇臂壳体在动载荷作用下的强度是否满足设计要求。     

采煤机行星机构可靠性分析

为研究采煤机行星机构的工作可靠性,通过建立行星减速器刚柔耦合模型,对采煤机工作分析确定出截割纯煤和硬结核两种仿真工况,基于滚筒截齿的受力模型对两种工况下的采煤机外部负载进行计算,将外部负载施加给所建模型进行虚拟仿真,得到了不同工况下内齿圈与行星轮之间接触的变化规律,找出了恶劣工况下内齿圈与太阳轮的等效应力分布,研究结果为采煤机行星减速机构的设计及其优化提供了重要参考。     

薄煤层采煤机截割部行星架有限元分析

利用有限元分析软件ABAQUS对薄煤层采煤机截割部行星齿轮机构的行星架进行了强度校核,结果表明现有的行星架设计安全系数过大,适当减小安全系数可以增大薄煤层采煤机滚筒的装煤空间.分析得到的行星架的应力、位移分布情况可以为进一步设计薄煤层采煤机截割部行星架的结构和强度提供依据.     

采煤机截割部电机扭矩轴断裂可靠性分析

扭矩轴是联接电机和传动系统的关键零件,采煤机受载过大时,扭矩轴在卸荷槽处折断以保护采煤机截割部。结合采煤机工况,利用ADAMS和ANSYS对扭矩轴进行分析,得到了扭矩轴最大剪切应力值、时刻和位置。基于刚柔耦合仿真结果,分析得到了扭矩轴Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型应力强度因子。基于可靠性理论,构建以应力强度因子-材料断裂韧度干涉公式,得到扭矩轴的断裂可靠度和断裂疲劳寿命可靠度。